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Adaptation et persistance des populations de saumon face au changement climatique

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Academic year: 2021

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(1)

HAL Id: hal-02184264

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02184264

Submitted on 5 Jun 2020

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Adaptation et persistance des populations de saumon face au changement climatique

Mathieu Buoro

To cite this version:

Mathieu Buoro. Adaptation et persistance des populations de saumon face au changement climatique.

Journée Scientifique et technique du Pôle Migrateurs, Jun 2019, Paris, France. �hal-02184264�

(2)

Pôle R&D pour la gestion des migrateurs amphihalins dans leur environnement

Adaptation et persistance des populations de saumon face au

changement climatique

BUORO Mathieu

12 06 2019

(3)

@Bretagne Grand Migrateur

Contexte

ICES report 2010

(4)

Contexte - Exploita.on

(5)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 4

Contexte – Con.nuité écologique & connec.vité

(6)

Mathieu Buoro - INRA 5

Contexte – Changement climatique (CC)

(7)

Matura&on précoce

Smoltification

(Tacon)

Contexte - Cycle biologique du saumon

(8)

Bal et al. 2017 J. Fish Biol.

Contexte – Changements phénotypiques

(9)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 8

Comment le CC et les activitées humaines impactent les populations de saumons?

Comment les populations répondent aux changements en cours et à venir? Peuvent-elles s’adapter à ces

changements rapides?

Quels sont les mecanismes d’adaptation et les facteurs de resilience des populations?

Comment favoriser l’adaptation/mitigation/resilience?

Challenges

(10)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 9

Evaluer les pressions de selec.on, la capacité

d’ adapta.on au changement clima.que (CC) et de pra.ques de ges.on pour assurer la stabilité et la résilience des popula.ons

Objectif

(11)

1. Accommoda.on/Plas.cité phénotypique

Comportement (refuge thermique,…)

Histoires de vie (phénologie, migra.on/matura.on)

Ph e n o typ e

Signal environnemental (e.g. ressources)

Comment les populations peuvent-elles s’adapter aux changements environnementaux?

Nor me

de réa

c& on

Resident Immature PHM

Migrant

Mature

1HM

(12)

1. Accommodation/Plasticité phénotypique

P he no ty pe

Plusieurs Hiver de Mer (PHM) Maturation

=1 Hiver de Mer (1HM)

Décision de maturation à 1 an de mer

Nor me

de réa

c& on

Taille

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(13)

1. Accommodation/Plasticité phénotypique

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2019

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(14)

1. Accommoda.on/Plas.cité phénotypique

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2029 2019

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(15)

1. Accommoda.on/Plas.cité phénotypique

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2029 2019 2049

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(16)

2. Adaptation génétique

P he no ty pe

PHM 1HM

Seuil de maturation

Taille

PlasVcité

phénotypique adaptaVve

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(17)

2. Adaptation génétique

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2019

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(18)

2. Adapta.on géné.que

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2029 2019

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(19)

2. Adapta.on géné.que

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2029 2019

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(20)

2. Adapta.on géné.que

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2049 2029 2019

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(21)

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2029 2019

Intensité et direcVon des changements

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(22)

P he no ty pe

PHM 1HM

Taille

2019

Erosion de la diversité généVque et phénotypique (e.g. pêche sélecVve)

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(23)

Changements évoluVfs

C ha ng e m e m n ts en v ir o n n em en ta u x

Changements environnementaux & évolu.fs

(24)

Changements évolutifs

C ha ng e m e m n ts en v ir o n n em en ta u x

maladaptation

Changements environnementaux & évolu.fs

(25)

Changements évoluVfs

C ha ng e m e m n ts en v ir o n n em en ta u x

Pêche sélective

Changements environnementaux & évolu.fs

(26)

Changements évolutifs

C ha ng e m e m n ts en v ir o n n em en ta u x

Pêche sélective

Changements environnementaux & évolu.fs

(27)

PrédicVon

Réponse des populaVons face au CC dépend de nombreux mécanismes éco-

évoluVfs peu ou mal connue, d’intéracVons complexes entre traits d’histoire de vie, des contraintes écologiques et évoluVves, et vitesse/direcVon des pressions

sélecVves qu’elles subissent

Prospectives

(Sur la base des connaissances disponibles)

Démographie évolu.ve

(28)

Acquisition des connaissances

Populations

Gènes Individu

Jo ur An née

Dé cad es

Sites Régions Aire distribution

(29)

Acquisition des connaissances Diadromous Fish in Coastal Rivers Observatory (ORE-DiaPFC)

PopulaVons

Gènes Individu

Jo ur An née

Dé cad es

Sites Régions Aire distribuVon

(30)

Acquisi.on des connaissances Diadromous Fish in Coastal Rivers Observatory (ORE-DiaPFC)

Gènes & Expression

SalmoClim INRA-ACCAF

| 7:43552 | DOI: 10.1038/srep43552

www.nature.com/scientificreports

Genetic architecture of threshold reaction norms for male alternative reproductive tactics in Atlantic salmon ( Salmo salar L.)

Olivier Lepais, Aurélie Manicki, Stéphane Glise, Mathieu Buoro & Agnès Bardonnet Alternative mating tactics have important ecological and evolutionary implications and are determined by complex interactions between environmental and genetic factors. Here, we study the genetic effect

relevant phenotypic expression. Early male parr maturation rates varied greatly across families (10 to 93%) which translated into 90% [64–100%] of the phenotypic variation explained by genetic variation.

Three significant QTLs were found for the maturation status, however only one collocated with a highly significant QTL explaining 20.6% of the variability of the maturation threshold located on chromosome 25 and encompassing a locus previously shown to be linked to sea age at maturity in anadromous

O IO I ni . au a s our 4310 aint e ur i e e rance. orrespon ence an re uests for materia s s ou e a resse to O. . emai : o i ier. epais inra.fr

recei e : 23 eptem er 201 accepte : 25 anuar 2017 Pu is e : 10 arc 2017

OPEN

doi:10.1111/j.1558-5646.2010.01029.x

INVESTIGATING EVOLUTIONARY TRADE-OFFS IN WILD POPULATIONS OF ATLANTIC SALMON (SALMO SALAR): INCORPORATING DETECTION PROBABILITIES AND INDIVIDUAL

HETEROGENEITY

Mathieu Buoro,1,2,3Etienne Pr ´evost,2,4,5and Olivier Gimenez1,6

1Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive, campus CNRS, UMR 5175, 1919 Route de Mende,

Populations

Gènes Individu

Jo ur An née

Dé cad es

Sites Régions Aire distribution

(31)

Diadromous Fish in Coastal Rivers Observatory (ORE-DiaPFC)

Gènes & Expression

SalmoClim INRA-ACCAF

| 7:43552 | DOI: 10.1038/srep43552

www.nature.com/scientificreports

Genetic architecture of threshold reaction norms for male alternative reproductive tactics in Atlantic salmon ( Salmo salar L.)

Olivier Lepais, Aurélie Manicki, Stéphane Glise, Mathieu Buoro & Agnès Bardonnet Alternative mating tactics have important ecological and evolutionary implications and are determined by complex interactions between environmental and genetic factors. Here, we study the genetic effect

relevant phenotypic expression. Early male parr maturation rates varied greatly across families (10 to 93%) which translated into 90% [64–100%] of the phenotypic variation explained by genetic variation.

Three significant QTLs were found for the maturation status, however only one collocated with a highly significant QTL explaining 20.6% of the variability of the maturation threshold located on chromosome 25 and encompassing a locus previously shown to be linked to sea age at maturity in anadromous

O IO I ni . au a s our 4310 aint e ur i e e rance. orrespon ence an re uests for materia s s ou e a resse to O. . emai : o i ier. epais inra.fr

recei e : 23 eptem er 201 accepte : 25 anuar 2017 Pu is e : 10 arc 2017

OPEN

doi:10.1111/j.1558-5646.2010.01029.x

INVESTIGATING EVOLUTIONARY TRADE-OFFS IN WILD POPULATIONS OF ATLANTIC SALMON (SALMO SALAR): INCORPORATING DETECTION PROBABILITIES AND INDIVIDUAL

HETEROGENEITY

Mathieu Buoro,1,2,3Etienne Pr ´evost,2,4,5and Olivier Gimenez1,6

1Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive, campus CNRS, UMR 5175, 1919 Route de Mende,

Intégra.on des connaissances

(32)

Piou & Prévost, 2012. Ecological Modelling, 231: 37-52

Experimenta.ons in silico – popula.ons virtuelles

http://ibasam.github.io/IBASAM/

Individual Based demo-genetic Atlantic Salmon Model

(33)

Simulations (gris)

Observations du Scorff (noir)

Experimenta.ons in silico – popula.ons virtuelles

(34)

Experimenta.ons in silico – popula.ons virtuelles

T ° ea u : + 3 ° C A m p lit u d e d é b it : +

2 5 %

Conditions de croissance: -25 %

(35)

Experimenta.ons in silico – popula.ons virtuelles

T ° e au : + 3 ° C A m p lit u d e d é b it : +

2 5 %

Conditions de croissance: -25 %

Pêche sélective

(e.g 1HM vs PHM)

(36)

0 10 20 30 40 50

50 150

Time

Nombre de retour

No CC With CC

60 100 140

Nombre de retour Control 1SW MSW Small Medium Big Small & Big Selective fisheries

● ●

● ● ●

● ● ● ●

No CC With CC

0 10 20 30 40 50

650 700 750 800

Time

T aille

No CC With CC

660 700 740

T aille Control 1SW MSW Small Medium Big Small & Big Selective fisheries

● ● ● ● ● ● ●

● ● ● ● ● ● ●

No CC With CC

Prospec.ve : Impacts du changement clima.que et exploita.on sélec.ve

PHENOTYPE DEMOGRAPHIE

Diminution des effectifs

sous l’effet du CC

DiminuVon des tailles

des anadromes sous l’effet du CC

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA

(37)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 36

Pas d’effet du CC mais

changements généVque induits par la pêche sélec.ve (sélecVon contre les PHM)

Changements dans la

composition de la population sous les effets du CC et pêche sélective

600

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

Phenotype

Propor tion de PHM

No CC With CC

60 80 100 140 180

Genotype

No CC With CC

C) D)

Seuil de matur ation (g en o ty p e d es femel les a d u ltes )

Stratégies d'exploitation Stratégies d'exploitation

1H M PH M P eti t M o y en Gr os P eti t & g ro s

Co n tr ô le 1H M PH M P eti t M o y en Gr os P eti t & g ro s

Co n tr ô le

Prospec.ve : Impacts du changement clima.que et

exploita.on sélec.ve

(38)

1. Accommodation/Plasticité phénotypique

Comportement (refuge thermique,…)

Histoires de vie (phénologie, migration/maturation)

2. Adaptation génétique 3. Dispersion

Migration vers une autre population

Spatiale et temporelle (structure en âge, itéroparité)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 37

Comment les popula.ons peuvent-elles s’adapter aux

changements environnementaux?

(39)

Homing

Photo: Paul Nicklen (National Geographic)

(40)

Homing

Photo: Paul Nicklen (National Geographic)

Strayers

(41)

Modified from Perrier et al. 2011 Mol. Ecol.

Rôle de la dispersion?

Métapopula.ons Les populaVons de saumons sont

spa.alement structurées, connectées par le

mouvement d’individus entre elles

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA

(42)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 41

0.05

* 1000

= 50

« strayers » (errants)

« Homing »

(retour rivière natale)

Rôle de la dispersion?

(43)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 42

50 / (100 + 50) = 33%!!

Sauvetage

Démographique Géné&que

Evolu&f

0.05

* 1000

= 50

Rôle de la dispersion?

(44)

MetaIBASAM

Des gènes à la metapopulation

(45)

Mathieu Buoro - INRA 44

Conséquences démographiques

+ Intégra&on des connaissances issues de

RenoSAUM

(46)

Conséquences démographiques

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 45

Po p u la ti o n s

(47)

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 46

Résilience face au CC

(48)

Conclusions

Mathieu Buoro - INRA 47

→ La taille et la composition des populations de saumon pourraient être gravement affectées par le CC et aucune stratégie d'exploitation sélective n'atténue les effets du CC

→ Mais l'exploitation sélective actuelle de PHM pourrait aggraver les effets du CC

→ Les populations locales ne peuvent pas être traitées comme des systèmes isolées

→ Importance de la dispersion pour le maintien des « petites » populations

→ Explorer le potentiel de stratégies de gestion non sélectives et augmentant la

biodiversité intrapopulation, favorisant la stabilité et la résilience aux CC.

(49)

Climate change

Ab u n d an ce

Metapopulation

Populations

Local environment

Genetic & Phenotypic diversity

Physiological & Behavioral responses Exploitation

Di sp e rs a l

Favoriser la resilience par l’approche portfolio

La diversité des réponses au

sein et entre populations

interconnectées favorise la

stabilité et résilience des

populations

(50)

Take-home message

Webster et al. 2017 TREE

Favoriser les réseaux adapta3fs en

u3lisant l'approche por7olio pour générer

des op3ons écologiques et évolu3ves qui

favorisent l’ adapta3on par acclimata3on

et selec3on naturelle

(51)

Remerciements

12-13 mars 2019, Nantes Mathieu Buoro - INRA 50

Florèn Hugon Clément Lebot Cyril Piou

Etienne Prévost Julien Papaïx

Stephanie Carlson

ADAPTATION AND MANAGEMENT OF EXPLOITED ATLANTIC SALMON POPULATIONS UNDER CLIMATE CHANGE USING THE PORTFOLIO APPROACH

Thèse 2019-2022 – INRA EFPA ACCAF, UPPA E2S, UC Berkeley

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