CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Effet des stress anthropogéniques sur le recrutement larvaire des poissons coralliens – Manini

Les effets dramatiques de la pollution marine sur les populations de poissons coralliens

Avec le changement climatique, les récifs coralliens subissent un déclin notable, concomitant au déclin des populations de poissons, lié à une moindre attraction des récifs vis-à-vis des larves au cours de leur recrutement. Le projet MANINI vise à comprendre les modalités de ce recrutement, à identifier les facteurs anthropiques qui le perturbent et leur mode d’action.

Le recrutement des jeunes poissons coralliens est affecté par les stress anthropiques.

Les récifs coralliens sont menacés par des facteurs de stress anthropiques (polluants, acidification, température). Un déclin des poissons est observé dans de nombreux récifs lié à une diminution du recrutement larvaire, processus essentiel pour maintenir les populations adultes. La compréhension du recrutement larvaire et la manière dont les stress anthropiques affectent cette étape sont donc essentiels pour le maintien des populations de poissons. Nous avons montré que le recrutement larvaire correspond à une métamorphose contrôlée par les hormones thyroïdiennes et que la qualité des juvéniles est liée à cette signalisation hormonale. <br />Dans le projet MANINI, en utilisant le chirurgien bagnard Acanthurus triostegus et le poisson clown Amphiprion ocellaris comme modèles biologiques, nous posons 4 questions: (i) Les facteurs de stress anthropiques affectent-ils le recrutement larvaire et la signalisation par les hormones thyroïdiennes? (ii) La maturation des organes sensoriels est-elle affectée par ces facteurs de stress? (iii) quels sont les points communs liés aux hormones thyroïdiennes dans les effets de ces facteurs de stress? iv) ces effets sont-ils observés dans les populations naturelles ?

i) Les effets de trois facteurs (température, acidification et pesticide) sont recherchés sur des larves des 2 modèles biologiques via des bioessais en aquarium. Les tests portent sur l’observation de critères anatomiques, moléculaires et hormonaux et comportementaux.
ii) Par des traitements pharmacologiques, le rôle des hormones thyroïdiennes sur le développement au cours de la métamorphose et notamment celui des organes sensoriels est caractérisé chez les larves des deux espèces de poissons.
iii) Par des traitements pharmacologiques, nous recherchons la signature d’une perturbation endocrinienne face aux 3 facteurs de stress choisis. L’approche holistique est favorisée au moyen de méthodes moléculaires à haut débit permettant d’analyser la réponse de l’organisme dans son ensemble. Ainsi les profils d’expression géniques (séquençage du transcriptome de larves entières) d’individus stressés sont analysés par comparaison à ceux de poissons non stressés.
iv) Sur des sites naturels et dégradés de l’ile de Moorea, en Polynésie française, des jeunes chirurgiens bagnards sont échantillonnés. L’anatomie digestive, le comportement alimentaire, le statut hormonal de ces individus est mis en relation avec le site de prélèvement.

i) La température et le pesticide chlorpyrifos altèrent les niveaux physiologiques d’hormones thyroïdiennes et le comportement de prédation chez A.striostegus. Le chlorpyrifos perturbe également la métamorphose du poisson clown.
ii) Chez les deux espèces étudiées, les hormones thyroïdiennes contrôlent le processus de métamorphose et les changements morphologiques (pigmentation), physiologiques (vision, métabolisme) et comportementaux qui s’opèrent au cours de cette étape.
iii) Analyses en cours
iv) Analyses en cours

Le projet MANNI permettra de comprendre comment les hormones contrôlent le recrutement larvaire chez les poissons, ainsi que la qualité des nouvelles recrues dans le récif. MANINI permettra de d’identifier les risques qui pèsent sur ces stades de vie chez les poissons en raison des activités anthropiques ou du changement global. Les résultats de ce projet permettront de lier certains paramètres du changement global à une perturbation d'un système hormonal majeur chez les vertébrés et ainsi de mieux comprendre les mécanismes de résilience des populations. En éclairant le fonctionnement et l'adaptation d'A. triostegus dans son écosystème, MANINI fournira des informations essentielles pour améliorer la gestion des récifs.

Besson, M., Feeney, W.E., Moniz, I., François, L., Brooker, R.M., Holzer, G., Metian, M., Roux, N., Laudet, V. and Lecchini, D., 2020. Anthropogenic stressors impact fish sensory development and survival via thyroid disruption. Nature Communications, 11(1), 1-10. doi.org/10.1038/s41467-020-17450-8
Salis, P., Roux, N., Huang, D., Marcionetti, A., Mouginot, P., Reynaud, M., Salles, O., Salamin, N., Pujol, B., Parichy, D.M. and Planes, S., 2021. Thyroid hormones regulate the formation and environmental plasticity of white bars in clownfishes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(23), doi.org/10.1073/pnas.2101634118

Les récifs coralliens sont menacés par de nombreux perturbateurs anthropiques (polluants, acidification, température). Un déclin des poissons est observé dans de nombreux récifs lié à une diminution du recrutement larvaire, processus essentiel pour maintenir les populations adultes. La compréhension du recrutement larvaire et la manière dont les perturbateurs anthropiques affectent cette étape sont donc essentielles pour le maintien des populations de poissons. Nous avons précédemment montré que le recrutement larvaire correspond à une métamorphose contrôlée par les hormones thyroïdiennes (HT) et que la qualité des juvéniles (leur fonction écologique d'herbivorie ou leur échappement à la prédation) est liée à la signalisation HT.
Dans "Manini", en utilisant deux espèces modèles le poisson- chirurgien Acanthurus triostegus (appelé "Manini" en Polynésien) et le poisson-clown Amphiprion ocellaris, nous poserons 4 questions:
(i) Les perturbateurs anthropiques affectent-ils le recrutement larvaire et la signalisation HT? Nous déterminerons l'effet de l'acidification, de l'élévation de la température et d'un polluant, le chlorpyrifos, sur la métamorphose des deux espèces modèles.
(ii) Comment la maturation des organes sensoriels est-elle affectée par ces perturbateurs anthropiques ? Comme les organes sensoriels des poissons coralliens sont connus pour arriver à maturité pendant le recrutement larvaire, nous testerons si les facteurs de stress anthropiques, affectant la signalisation HT, affectent également la maturation des organes sensoriels ainsi que les capacités sensorielles des juvéniles.
(iii) Les effets de ces perturbateurs anthropiques sont-ils liés à la perturbation des HT? Nous déterminerons fonctionnellement si l'altération de la maturation larvaire observée après l'exposition à un perturbateur anthropique est effectivement liée à une diminution de la signalisation HT.
(iv) Ces effets sont-ils observés dans les populations naturelles de poissons ? Nous comparerons les juvéniles d'A. triostegus prélévés dans des récifs anthropisés à leurs conspécifiques capturés dans des aires marines protégées.
Notre hypothèse principale est que le recrutement des larves de poissons est contrôlé par les HT et peut donc être altéré par des perturbateurs anthropiques qui altèrent la signalisation TH. Ce projet fournit un cadre général pour mieux comprendre, au niveau moléculaire, comment la pollution de l'eau et plus généralement les activités humaines, entraînant des changements globaux, peuvent menacer les écosystèmes récifaux. En particulier, cela suggère que des perturbateurs anthropiques différents peuvent conduire à un effet commun: la perturbation d'une voie endocrinienne. Il est connu que la perturbation endocrinienne a plusieurs caractéristiques majeures telles que les relations dose-réponse non linéaire, le décalage entre l'exposition et l'effet ou les effets transgénérationnels. Si les facteurs de perturbations anthropiques convergent efficacement vers cette altération de la signalisation HT, cela conduira à un changement majeur dans notre appréciation des effets du changement climatique sur les populations animales. En outre, ces connaissances de base pourront également être traduites en actions possibles en biologie de la conservation. Notre modèle suggère en effet que la mesure in vivo du niveau de signalisation HT dans les populations naturelles pourrait fournir un système pour caractériser le degré auquel une population de poissons donnée est affectée par le changement global.

Coordination du projet

Laurence Besseau (Biologie intégrative des organismes marins)

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

CRIOBE Centre de recherche insulaire et observatoire de l'environnement
BIOM Biologie intégrative des organismes marins

Aide de l'ANR 518 422 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 36 Mois

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