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Submitted on 1 Jan 2020
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(Dicentrarchus labrax) et le bar rayé (Morone saxatilis)
Clemence Gourtay
To cite this version:
Clemence Gourtay. Aspects évolutifs et environnementaux de la plasticité phénotypique chez deux Moronidés, le bar Européen (Dicentrarchus labrax) et le bar rayé (Morone saxatilis). Biologie animale.
Université de Bretagne occidentale - Brest; Université du Québec à Rimouski, 2018. Français. �NNT :
2018BRES0099�. �tel-02426020�
T HÈSE DE DOCTORAT EN CO - TUTELLE INTERNATIONALE DE
L'UNIVERSITE DE BRETAGNE OCCIDENTALE
C
OMUEU
NIVERSITÉB
RETAGNEL
OIREE
COLED
OCTORALE N° 598
Sciences de la Mer et du littoral Spécialité : Biologie Marine
L'UNIVERSITE DU QUEBEC A RIMOUSKI
Doctorat en océanographie
Aspects évolutifs et environnementaux de la plasticité phénotypique chez deux Moronidés, le bar Européen ( Dicentrarchus labrax ) et le bar
rayé ( Morone saxatilis )
Thèse présentée et soutenue à Plouzané, le 7 décembre 2018
Unité de recherche : Centre Ifremer Bretagne, PFOM-ARN-UMR 6539 LEMAR, Pointe du diable, 29280 Plouzané, France ; Institut des Sciences de la Mer de Rimouski, 310 Allée des Ursulines, Rimouski, QC G5L 2Z9, Canada
Par
Clémence GOURTAY
Rapporteurs avant soutenance :
Christel LEFRANÇOIS Professeure, Université de La Rochelle Stéphane PANSERAT Directeur de recherche, INRA
Composition du Jury :
Gesche WINKLER
Professeure, Université du Québec à Rimouski Jean LAROCHE
Professeur, Université de Bretagne Occidentale Président du jury
Christel LEFRANÇOIS
Professeure, Université de La Rochelle Stéphane PANSERAT
Directeur de recherche, INRA Céline AUDET
Professeure, Université du Québec à Rimouski Directrice de thèse
José ZAMBONINO
Cadre de recherche, Ifremer Directeur de thèse
À mon grand-père, ma
famille, et mon chum
REMERCIEMENTS
Mes remerciements vont à mes directeurs de thèse Céline Audet et José Zambonino, qui se sont toujours montrés à l’écoute, disponibles et qui ont su m’apporter de précieux conseils et enseignements tout au long de ces trois années. Merci pour cette belle collaboration outre-Atlantique. Je souhaite également remercier mes co-encadrants Denis Chabot et Guy Claireaux, pour les discussions, leur soutien et leur aide précieuse lors des tests de performance physiologiques. Sans leur apport professionnel, plusieurs aspects de cette thèse n’auraient pu être réalisés.
Je tiens à remercier Gesche Winkler, Christel Lefrançois, Stéphane Panserat et Jean Laroche d’avoir accepté de faire partie du jury de thèse. Merci pour vos commentaires, vos suggestions et votre bienveillance. Mes remerciements vont également à Marie Vagner, David Mazurais, et Patrick Prunet pour leur implication dans le comité de suivi individuel.
Merci à l’entreprise Aquastream et à la station de piscicole de Baldwin, nos approvisionneurs de poissons. Je souhaite également remercier Nathalie Morin de la station aquicole de Pointe-au Père, pour son accueil et son soutien technique tout au long de l’élevage du bar rayé. J’exprime toute ma gratitude à Patrick Quazuguel, avec qui j’ai appris tous les secrets de l’élevage du bar européen.
Je remercie chaleureusement toute l’équipe du laboratoire d’Adaptation, Reproduction et Nutrition (ARN) à Brest, pour leur accueil, leur aide et leur soutien. Je remercie particulièrement David Mazurais, pour son apport professionnel concernant la biologie moléculaire. Merci également à Lauriane Madec, Christine Huelvan et Hervé Le Delliou pour leur aide au laboratoire. Merci à Laura Frohn et Loïck Ducros pour leur aide et leur implication dans le projet.
Je remercie tout aussi chaleureusement l’équipe de l’Institut des sciences de la mer de
Rimouski (ISMER). J’adresse mes remerciements à Renée Gagné, pour son aide et sa bonne
humeur lors des longues heures de dissection ou de laboratoire. Je remercie également
Réjean Tremblay pour son expertise concernant les analyses lipidiques, ainsi que Jean-
Bruno Nadalini et Mathieu Babin pour leur soutien technique. Merci à Stéphanie Coté et Emeline Romelus pour leur aide et leur implication dans le projet.
J’adresse un chaleureux merci également à toutes les personnes des différents laboratoires que j’ai côtoyées durant ces trois dernières années. Je remercie vivement tous les membres de l’équipe d’administration à l’EDSML et l’ISMER, qui ont toujours été présents, et avec le sourire, pour leur aide précieuse.
Ce travail a été possible grâce au support financier de l’Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer (IFREMER), des Fonds de recherche Nature et technologies (FRQNT), du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), du regroupement « Ressources Aquatiques Québec », et de l’ISMER.
J’adresse mes remerciements et ma gratitude aux amis d’ici et d’ailleurs qui se reconnaîtront : Louise, Chloé, Sarah, Lola, Mélina, Laélien, Margaux, Léopold, Camille, Martin, Noëllie, Myriam, Florian, Alexandra, Efflam, Aurélien, Anaïs, Aurélie, Emilien, Ghassen, Sonia, Antoine, Bastien, Carole, Guillhem… Mention spéciale pour tous les courageux qui m’ont rendu visite !
C’est bien plus que des remerciements que je souhaite adresser à ma famille et surtout à mes parents pour leur soutien sans faille. Maman, papa, merci pour vos encouragements tout au long de la poursuite de mes études, merci aussi pour votre aide et votre compréhension au quotidien. Je remercie également Louis et Noémie pour leur soutien et leur visite.
Enfin, je remercie Thibault, pour son soutien indéfectible et ses encouragements quotidiens, son enthousiasme contagieux à l’égard de mes travaux comme de la vie en général. Merci pour ces belles années, où tu as su faire preuve de patience, d’amour et d’altruisme. C’est le début d’une nouvelle aventure au Québec qui nous attend !
Je remercie tous ceux que j’ai pu oublier par mégarde et qui ont contribué d’une
façon ou d’une autre au bon déroulement de cette thèse.
AVANT-PROPOS
Ce projet de thèse de trois ans a été réalisé dans le cadre d’une convention de cotutelle entre le laboratoire d’adaptation, reproduction et nutrition des poisons (unité mixte de recherche 6539 Laboratoire des sciences de l'environnement marin) à l’institut français pour l’exploitation de la mer (Ifremer) à Brest (France), et le laboratoire d’écophysiologie des poissons de Céline Audet à l’institut des sciences de la mer à Rimouski (ISMER) à Rimouski (Canada).
Le projet est né d’une collaboration entre Céline Audet, Denis Chabot, Guy Claireaux et José Zambonino et a été mené à bien par Clémence Gourtay. Cette thèse a été cofinancée par l’Ifremer et le conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (subvention découverte accordée à Céline Audet). Les avancées du projet ont été examinées par un comité de suivi individuel auquel les encadrants ont participé composé de Denis Chabot (Pêches et Océans Canada), Guy Claireaux (Université de Bretagne Occidentale), David Mazurais (Ifremer), Patrick Prunet (Institut National de la recherche Agronomique), et Marie Vagner (Centre National de la Recherche Scientifique).
La majorité des travaux rédigés dans ce manuscrit concernent le bar européen,
car cette espèce est domestiquée et son élevage est maitrisé depuis plusieurs années
notamment au sein du laboratoire de l’I fremer Brest. Aucun problème majeur n’a donc
été rencontré lors de l’élevage et des différentes expérimentations, ce qui a permis une
acquisition rapide de nouvelles données originales. Contrairement au bar européen, très
peu de données existent concernant la domestication du bar rayé et une seule
pisciculture (la station piscicole de Baldwin, Coaticook, Canada) ayant pour unique
vocation le réensemencement de l’espèce est présente au Québec. L’élevage des
juvéniles de bar rayé fut donc un défi majeur, d’autant plus que l’espèce s’est révélée
très sensible aux manipulat ions et au stress d’élevage. Les données obtenues sur cette
espèce sont donc totalement inédites et contribuent à une meilleure connaissance de sa
biologie. Pour les raisons citées précédemment, le manuscrit de thèse est composé de trois articles sur le ba r européen, et d’un article sur le bar rayé. Les di fférentes expériences réalisées ont permis d’étudier l’effet des acides gras nutritionnels (via deux aliments expérimentaux) sur la plasticité phénotypique des deux espèces. Les deux aliments utilisés sont caractérisés par leur richesse en acides gras à longue chaîne polyinsaturée n-3 (voir Annexe I page 149 pour la composition des aliments). Pour des raisons pratiques, dans le texte en français AL est l’aliment le moins riche, AL++ le plus riche en acide gras à longue chaîne polyinsaturée n-3. Dans les articles le nom des aliments a été determiné en fonction des spécificités des journaux scientifiques visés, ainisi qu’en fonction des besoins de l’espèce étudiée (se référerer à la liste des abréviations pour trouver les correspondances). Quelques points de comparaison entre les espèces sont abordés dans la discussion générale. D’autres analyses sont actuellement en cours parallèlement au projet de thèse afin d’enrichir cette comparaison.
Cette thèse débute par une mise en contexte portant sur l’impact des changements climatiques globaux sur les écosystèmes marins induisant une raréfaction des acides gras à longues chaîne polyinsaturée de type n-3 (oméga 3) à la base des réseaux trophiques aquatiques. L’état de l’art est composé d’une revue de littérature définissant ce que sont les lipides et leurs rôles chez les poissons. Cette partie est suivie par une synthèse des connaissances concernant l’adaptation homéovisqueuse et l’impact des lipides sur les performances physiologiques des poissons. Enfin, les modèles biologiques sont présentés et la justification de leur utilisation est faite dans une dernière partie. Les chapitres de cette thèse sont rédigés sous forme d’articles scientifiques.
Article 1: « Will global warming affect the functional need for essential fatty acids in juvenile sea bass (Dicentrarchus labrax)? A first overview of the consequences of lower availability of nutritional fatty acids on growth performance » soumis le 22 avril 2018 dans Marine Biology, accepté le 10 août 2018.
Article 2: « Effect of thermal and nutritional conditions on fatty acid metabolism
and oxidative stress response in juvenile European sea bass (Dicentrarchus labrax) »
soumis le 2 septembre 2018 dans Journal of experimental Biology.
Article 3: « Effects of dietary fatty acids on the plasticity of critical swimming speed of european sea bass (Dicentrarchus labrax) juveniles » en préparation.
Article 4: « Seasonal response to salinity and nutritional fatty acids in juvenile striped bass (Morone saxatilis) » en préparation.
La discussion générale est présentée dans le dernier chapitre de cette thèse. Elle
se compose d’une première partie consistant en la mise en perspective de certains
résultats, et d’une seconde pa rtie qui présente les conclusions de cette étude.
TABLE DES MATIÈRES
Remerciements ... v
AVANT-PROPOS ... vii
TABLE DES MATIÈRES ... xi
LISTE DES TABLEAUX ... xvii
LISTE DES FIGURES ... xix
LISTE DES ABRÉVIATIONS, DES SIGLES ET DES ACRONYMES ... xxi
INTRODUCTION GÉNÉRALE ... 1
C
ONTEXTE... 1
Les changements climatiques ... 1
De l’individu à l’écosystème, les réponses face aux changements climatiques globaux - survival of the fittest ... 2
Les stratégies de vie des espèces – Live fast, die young ... 4
Vers une raréfaction globale en oméga 3: le rôle du phytoplancton ... 7
É
TAT DE L’
ART... 9
Les lipides: définitions et rôles ... 9
Lipides nutritionnels et synthèse de novo ... 12
Lipides et température: l’adaptation homéovisqueuse ... 15
Lipides et performances: croissance et nage ... 16
L
ES MODÈLES BIOLOGIQUES... 18
O
BJECTIFS DU PROJET... 23
CHAPITRE 1 Le réchauffement climatique affectera-t-il le besoin fonctionnel en acides gras essentiels chez les juvéniles de bar européen (Dicentrarchus labrax)? Un premier apperçu des conséquences de la faible disponibilité en acides gras nutritionnels sur les performances de croissance ... 25
1.1 R
ÉSUMÉ... 27
1.2 W
ILL GLOBAL WARMING AFFECT THE FUNCTIONAL NEED FOR ESSENTIAL FATTY ACIDS IN JUVENILE SEA BASS(D
ICENTRARCHUS LABRAX)? A
FIRST OVERVIEW OF THE CONSEQUENCES OF LOWER AVAILABILITY OFNUTRITIONAL FATTY ACIDS ON GROWTH PERFORMANCE