Blanc SVSE 7 - Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie

Effets combinés de stresseurs anthropiques et du parasitisme sur la variation génétique, le comportement, la physiologie et le rôle fonctionnel d’amphipodes d’eau douce du genre Gammarus – MultiStress

Effets combinés de stresseurs anthropiques et du parasitisme sur la biologie de crustacés d’eau douce détritivores

Il s’agit d’étudier les effets de stresseurs anthropiques (pollution, réchauffement climatique) et du parasitisme sur la variation génétique, le comportement, la physiologie et le rôle fonctionnel d’amphipodes d’eau douce du genre Gammarus (Gammares)

Prédire les effets des changements anthropiques et leur interaction avec les parasites sur la macrofaune détritivore d’eau douce

Il s’agit d’étudier comment les macroparasites interagissent avec différents stresseurs abiotiques (température et contaminants) sur la physiologie et le comportement des gammares, sur leur rôle fonctionnel détritivore dans les écosystèmes et d’étudier l’implication de la variation génétique dans la tolérance vis-à-vis de la pollution. Vu le rôle écosystémique important joué par ces amphipodes, les résultats permettront d’augmenter notre pouvoir prédictif sur l’impact de l’évolution de la qualité des eaux douces, de plus en plus exposés aux pressions anthropiques.

Par nature, ce projet fait appel à différentes techniques d’analyses imbriquées : analyses comportementales (comportements anti-prédateurs, comportement de prise de nourriture); exposition contrôlées, en laboratoire, à différents types de stresseurs (variations de températures, polluants, macroparasites) ; monitoring de populations naturelles ; techniques de génétique des populations (analyse de marqueurs génétiques variables) ; techniques d’analyses physiologiques (métabolisme, expression de marqueurs de toxicité : neurotoxiques, perturbateurs endocriniens)

Dans la tâche « stresseurs multiples et variation génétique chez les amphipodes », 130 populations naturelles de gammares, appartenant à 5 bassins versants, ont été échantillonnées. Dans chaque zone, ont été identifiées des zones potentiellement polluées (métaux lourds, pollution organique) et des zones préservées. L’analyse préliminaire de 1200 échantillons ne montre pas de lien entre pollution et variation génétique au sein des espèces cryptiques les plus répandues. Cependant, dans certaines rivières, des espèce de gammares plus rares sont associées avec une absence de pollution. Nous avons de plus montré que deux espèces de gammares vivant en commun dans les mêmes rivières, ne sont pas sensibles de la même façon à une infection parasitaire. Nous avons enfin produit un article de synthèse sur les conséquences potentielles de conflits entre parasites lors de multi-infections.
Dans la tâche « effets de stresseurs abiotiques sur l’infection par des parasites », nous nous sommes d’abord intéressés à l’effet de régimes alimentaires variés. Dans une expérience nous avons montré que les parasites se développent mieux, mais que les crustacés supportent mieux l’infection, en conditions de nourriture abondante.
La tâche « effets combinés d’une infection parasitaire et de stresseurs abiotiques sur la physiologie des gammares » vient juste de débuter. Les premiers résultats montrent que, bien que le parasitisme et l’exposition aux polluants impactent négativement la physiologie des amphipodes, leur interaction n’agit pas systématiquement de façon synergétique.
Dans la tâche « Effets simples et combinés des infections parasitaires et des stresseurs abiotiques sur l’écologie trophique des gammares », nous avons montré qu’une nourriture de meilleure qualité rend les crustacés plus sensibles à des expositions chroniques de métaux lourds, mais qu’ils supportent mieux une exposition aigüe au même polluant.

Les premiers résultats de la tâche « stresseurs multiples et variation génétique chez les amphipodes » nous amène à poser plusieurs questions. L’absence de lien entre variation génétique et pollution (au sein des espèces cryptiques de gammares les plus fréquentes) nous amène à penser que la tolérance des gammares à la pollution résulterait d'une plasticité plutôt que d'une sélection. Il convient de vérifier cette hypothèse en étudiant (sur les mêmes échantillons que ceux déjà analysés) d’autres marqueurs génétiques plus variables que ceux utilisés jusqu’à présent. De plus, nos résultats suggèrent que certaines espèces de gammares pourraient être plus tolérantes que d’autres à la pollution. Il conviendra de vérifier ces hypothèses en explorant des rivières «atelier«, et en exposant expérimentalement différents génotypes aux polluants.
Dans la tâche « effets de stresseurs abiotiques sur l’infection par des parasites », et conformément aux prévisions, nous allons à présent étudier un autre facteur abiotique d’importance : les variations de température.
La tâche « effets combinés d’une infection parasitaire et de stresseurs abiotiques sur l’écologie trophique des gammares » va être poursuivie en 2015, conformément aux prévisions, en intégrant l'effet des parasites.

Publications soumises :
- Labaude S., Cézilly F., Tercier X. and Rigaud T. Influence of host nutritional condition on post-infection traits in the association between the manipulative acanthocephalan Pomphorhynchus laevis and the amphipod Gammarus pulex. Soumis à Parasite and Vectors. (une restriction alimentaire impacte négativement le métabolisme des hôtes, la croissance des parasites, et augmente la mortalité des hôtes suite à l’infection.)
- Bauer A. and Rigaud T. Field prevalence versus infection sensitivity between two sympatric amphipod hosts in a trophically transmitted manipulative acanthocephalan parasite: potential consequences for parasite transmission. Soumis à Parasitology. (sensibilité différente à l’infection par une même espèce de parasite de deux gammares partageant les mêmes rivières.)
- Arce Funck J., Crenier C., Felten V., and Danger M. High food quality reduces resistance to midterm exposure to contaminants in the detritivore, Gammarus fossarum., Soumis à Aquatic Toxicology. (une nourriture de haute qualité réduit la résistance de Gammarus fossarum à une exposition chronique de faible intensité)
- Labaude S., Rigaud T. and Cézilly F. Host manipulation in the face of environmental changes: ecological consequences. Soumise à International Journal for Parasitology: Parasites and Wildlife. (article de synthèse faisant le point bibliographique sur les effets potentiels des changements environnementaux sur les parasites modifiant le phénotype de leurs hôtes)

Publication parue :
- Cézilly F., Perrot-Minnot M.J. and Rigaud T. 2014. Cooperation and conflict in host manipulation:interactions among macro-parasites and micro-organisms. Frontiers in Microbiology, 5, 248, doi: 10.3389/fmicb.2014.00248. (Synthèse sur les effets synergétiques ou antagonistes d’infections parasitaires multiples sur leurs hôtes, mettant l’accent sur les infections multiples impliquant microorganismes et macroparasites.)

Les organismes vivants font souvent face à des stress multiples dans leur environnement naturel. Cependant, les effets cumulatifs de ces divers stresseurs, dont on ignore souvent s'ils agissent de façon synergique ou antagoniste, à la fois sur les espèces et les écosystèmes, restent mal appréciés. Les effets combinés du parasitisme avec les stress abiotiques méritent une attention particulière, à un moment où où les stress d'origine anthropiques et les changements climatiques semblent être deux causes majeures d'apparition, de ré-émergence ou d'agravations de maladies parasitaires dans des populations naturelles. La littérature existante suggère que les interactions entre des organismes parasites ou pathogènes et des stresseurs abiotiques sont complexes. En outre, les interactions entre des infections parasites et les stresseurs abiotiques peuvent avoir des conséquences à la fois subtiles et d'une grande portée dans les écosystèmes. Par exemple, étant donné le rôle de parasites à transmission trophique comme des ingénieurs d'écosystème, n'importe quel ajout de stress sur des associations parasite-hôte peut avoir des effets en cascade partout dans la chaîne alimentaire.
Les amphipodes gammaridés représentent, dans de nombreuses communautés d'eau douce, les macroinvertébrée dominants en termes de biomasse. Comme détritivores, ils jouent un rôle central dans des écosystèmes aquartiques. Leur distribution est influencée par des facteurs abiotiques comme la température, la salinité, l'oxygène, l'acidité et la pollution. Les Amphipodes sont considérés comme étant de robustes bio-indicateurs de la qualité des écosystèmes d'eau douce, et les effet de polluants ou d'autres stresseurs chez ces espèces commencent à être très bien documenté. En parallèle, on sait que les gammaridés sont infectés comme hôtes intermédiaires par des acanthocéphales, un groupe répandu de parasites à transmission trophique. L'influence des acanthocéphales sur la physiologie et le comportement de leurs hôtes amphipodes est également très étudiée. Cependant, l'effet des interactions entre les stresseurs biotiques et abiotiques chez ce groupe clé de macro-investébrés reste en grande partie à déterminer.
Le présent projet vise à étudier comment les macroparasites interagissent avec des stresseurs abiotiques (stress thermique et polluants) ( i) dans la perturbation de la physiologie et du comportement des amphipodes d'eau douce appartenant au groupe Gammarus pulex ; (ii) sur le rôle fonctionnel des amphipodes dans des écosystèmes d'eau douce. Le troisième objectif est d'examiner dans quelle mesure la variabilité génétique entre - et dans les - populations d'amphipodes est modulée par de multiples stress. Étant donné le rôle écosystémique crucial joué par les amphipodes, les résultats de ce projet amélioreront notre compréhension de la dynamique de la qualité des écosystèmes dulçaquicoles exposés aux changements globaux et à l'augmentation de la pression anthropique.

Coordination du projet

Thierry RIGAUD (Laboratoire Biogéosciences)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Biogéosciences Laboratoire Biogéosciences
IRSTEA - UR MAEP IRSTEA - UR Milieux Aquatiques, Ecologie et Pollutionse Mili

Aide de l'ANR 406 744 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2013 - 48 Mois

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