3.3 Enregistrement de l’activité valvaire des huîtres par valvométrie HFNI
3.3.3 Traitement des données valvométriques
Les enregistrements bruts obtenus au laboratoire et sur le terrain sont traités et analy-sés chaque jour à l’aide d’algorithmes mathématiques et de manière automatisée (Sow et al.,2011). L’ensemble des données est traité sous Linux (Système d’exploitation open source) sur une station de travail DELL biprocesseur, 16 cœurs. Pour un lot de 16 huîtres, cela représente une analyse de 2 592 000 points par jour. Chaque jour et pour chaque site d’étude que ce soit au laboratoire ou sur le terrain, les analyses sont présentées sous forme de graphes sur le site de l’Œil du Mollusque ou MolluSCAN eye (https: //molluscan-eye.epoc.u-bordeaux.fr). De cette manière les évolutions quotidiennes, mensuelles et annuelles du comportement des bivalves peuvent être suivies en continu et des comparaisons peuvent être faites entre les sites d’études.
Diverses analyses sont conduites automatiquement pour traiter les données brutes val-vométriques reçues du terrain ou lors d’expériences au laboratoire. Parmi les analyses utilisées dans cette étude on peut citer : la durée d’ouverture et de fermeture journalière du groupe, l’amplitude d’ouverture horaire, le nombre de micro-fermetures, le rythme d’ouverture et de fermeture, la ponte et la mesure d’un index de croissance au cours du temps.
CHAPITRE 3. MATÉRIELS ET MÉTHODES
en considérant le maximum et le minimum de l’amplitude d’ouverture de chaque huître durant 24 h. Différents seuils peuvent être choisis (5 %, 30 %, 55 % et 80 % ou tout seuil au choix) en fonction du paramètre étudié. Les formules mathématiques pour le calcul de ces seuils ont été décrites dans Sow et al. (2011).
Le calcul de la durée d’ouverture et de fermeture journalière, est basé sur la mesure
du temps que l’huître passe ouverte ou fermée. Si l’amplitude d’ouverture valvaire est inférieure à 5 % l’animal est considéré comme fermé alors que si elle dépasse ce seuil, l’animal est considéré ouvert (Figure 3.9). La durée d’ouverture journalière pour chaque animal est mesurée de 0 à 24h. Une moyenne de la durée d’ouverture du groupe par jour peut être calculée par la suite.
La durée d’ouverture et de fermeture peut aussi être exprimée en pourcent par tranche horaire de 1 h de 0 à 24 h (Figure 3.9). En utilisant un seuil (par exemple un seuil à 5 %), si l’animal est continuellement ouvert pendant l’heure le pourcentage horaire d’ouverture est de 100 %, alors que si celui-ci reste fermé pendant l’heure le pourcentage horaire de fermeture est de 0 %. Toutes les valeurs intermédiaires sont possibles.
Figure 3.9 – Activité valvaire d’une huître enregistrée dans le bassin d’Arcachon. Pour cet exemple, l’huître est restée ouverte pendant 22 h et 58 minutes pour un seuil fixé à 5 %.
Le temps de réaction de chaque animal à un stimulus (ici un stimulus sonore) peut être
mesuré avec précision à la seconde près. Dans nos expériences ce temps a été calculé entre l’instant où le stimulus a été appliqué et l’instant où l’animal a réagi. Cette valeur est un index de la sensibilité d’un animal à un stimulus. Ce temps de réaction a été mesuré chez les huîtres exposées à un stimulus sonore (son pur) afin de déterminer les fréquences les plus pertinentes pour elles (voir chapitre 4).
L’amplitude d’ouverture horaire se définit en pourcent. La valeur journalière de
l’ampli-tude minimale et maximale de l’ouverture valvaire est mesurée pour chaque individu sur les 6 derniers jours d’enregistrement. L’amplitude minimale observée sur les 6 derniers jours correspond à 0 % d’ouverture alors que l’amplitude maximale observée corres-pond à 100 % (Figure 3.10). Pour chaque tranche horaire, le pourcentage d’amplitude
d’ouverture de l’huître est calculé par rapport à ces niveaux. Une moyenne du pourcen-tage d’amplitude horaire chez le groupe peut également être calculée pour chaque jour d’étude.
Figure 3.10 – Activité valvaire d’une huître enregistrée dans le bassin d’Arcachon. Le pourcentage d’amplitude horaire est calculé en fonction de l’amplitude d’ouverture maxi-male et minimaxi-male sur les 6 derniers jours d’enregistrements de l’activité valvaire de l’huître.
Les micro-fermetures ou fermetures partielles sont des fermetures partielles des valves
(Figure 3.10). Ces mouvements peuvent être dénombrés pour chaque animal sur une pé-riode de 24h par rapport à différents seuils (5 %, 30 %, 55 % et 80 %). Cette approche permet de mettre dans des catégories les différents mouvements des huîtres en les clas-sant suivant leur amplitude. L’étude de ces mouvements peut indiquer une réaction de l’animal contre un agent toxique, informer sur un possible état de stress et donner une idée générale sur son activité valvaire (Haberkorn et al.,2011; Tran et al.,2010; Tran et al.,2015).
La ponte chez les huîtres femelles est caractérisée par une bouffée de fermetures rapides très particulières des valves (Figure 3.11). La durée des contractions chez M. gigas est en moyenne d’une trentaine de minutes. Son profil dans les enregistrements valvomé-triques a bien été décrit et étudié par Galtsoff (1964) et Bernard et al. (2016). La détection d’événement de pontes s’effectue par une inspection visuelle des tracés ou à l’aide d’algorithmes mathématiques (Ahmed et al.,2016 ; Sow, unpublished). La valvo-métrie HFNI permet de ce fait d’identifier la présence ou l’absence des périodes de ponte, de déterminer leur heure exacte ainsi que d’étudier divers facteurs environnementaux associés.
Le taux de croissance peut être mesuré en ligne et en continu à l’aide de la valvométrie
HFNI. Puisque chez les huîtres et les mollusques bivalves en général la calcification s’effectue sur la face interne des valves, au niveau de la cavité palléale par le manteau ; lorsque les couches de croissance sont déposées, la distance minimale entre les électrodes au niveau de la coquille augmente (Schwartzmann et al.,2011). En traçant l’amplitude
CHAPITRE 3. MATÉRIELS ET MÉTHODES
Figure 3.11 – Exemple d’un évènement de ponte de l’huître M. gigas survenu sur le bassin d’Arcachon.
d’ouverture minimale journalière de chaque huître en fonction du temps cela permet d’obtenir les courbes de croissance (Figure 3.12). Schwartzmann et al. (2011) ont montré l’accord de la technique avec la mesure par sclérochronologie et Payton et al. (2017a) avec les méthodes classiques mais ponctuelles de mesure de taille de la coquille avec un pied à coulisse et de pesée.
Figure 3.12 – Mesure du taux de croissance chez l’huître M. gigas à l’aide de la valvo-métrie. A, enregistrement de l’activité valvaire d’une huître sur 30 jours. B, Exemple de courbe de croissance pour 16 huîtres.
L’actogramme est un diagramme utilisé pour représenter la distribution temporelle des
périodes d’activités et de repos de chaque individu durant l’étude afin d’identifier les ten-dances d’activité valvaire. L’état ouvert ou fermé de chaque individu est représenté par un code-barre (Figure 3.13). Chaque ligne résume donc l’activité valvaire de chaque individu
pendant 24 h. Suivant le seuil choisi un actogramme est obtenu qui a différentes signifi-cations. Les changements d’état ouvert-fermé sont obtenus avec le seuil à 5 % puisqu’un animal avec une amplitude de fermeture inférieure à 5 % est considéré comme fermé. Par exemple pour un seuil de 5 %, si l’amplitude d’ouverture des valves est inférieure au seuil de 5 %, une barre noire est tracé alors que si l’amplitude d’ouverture des valves est supérieure à ce seuil c’est une barre blanche qui est tracé (voir Figure 3.13A et le code barre correspondant en bas de la figure). Les autres seuils (30 %, 55 % et 80 %) permettent d’analyser l’activité valvaire à différentes amplitudes d’ouverture. Une superposition des activités journalières du groupe d’animaux permet d’obtenir un actogramme sur le jour (Figure 3.13B), des semaines, des mois ou sur des années (Figure 3.13C).
Figure 3.13 – Actogramme représentant le rythme d’ouvertures et de fermetures val-vaires chez l’huître M. gigas. A, enregistrement de l’activité valvaire d’une huître avec son actogramme au seuil de 5 % sous le tracé (noir, fermé ; blanc, ouvert à plus de 5 % du comportement d’ouverture maximum sur les 6 j glissants précédant). B, actogramme sur une journée pour un groupe de 16 huîtres. Chaque actogramme individuel est sur une ligne, l’ensemble résume visuellement l’activité du groupe. C, actogramme sur une période de 10 mois. Tous les actogrammes journaliers (B) sont superposés pour montrer visuellement le comportement du groupe étudié au cours du temps. Ici on voit très bien la dérive régulière des fermetures (en noir) et ouvertures (en blanc) liée au rythme des marées.
Caractérisation - quantification des rythmes par approche chronobiologique. L’analyse
des rythmes de l’activité d’ouverture et de fermeture valvaire est réalisée à l’aide du logi-ciel Time series Analysis Seriel Cosinor (v 6.3, Euroestech). Dans un premier temps le jeu de données est vérifié afin de s’assurer de l’absence de distribution aléatoire (diagramme
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d’autocorrélation) et de phénomène stationnaire (fonction d’autocorrélation partielle). Ces tests valident ou non l’observation de phénomènes biologiques. Ensuite, la périodi-cité du jeu de données est étudiée par analyse spectrale à l’aide du périodogramme de Lomb et Scargle (Scargle,1982). Pour valider l’existence d’un rythme le test de l’ellipse doit être rejeté et la probabilité que l’amplitude du rythme soit nulle doit être inférieure à 0,05. Le percent rythm définit le pourcentage de l’activité étudiée. Cette technique d’analyse a été développée et appliquée à l’huître et aux bivalves en général par Tran et al. (2011).