Effect of anthropogenic stress on larval recruitment in coral reef fish – Manini

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

Coral reefs are critically endangered by anthropogenic stressors, e.g. pollutants, acidification and temperature rise. The decline in many fish species observed in many reefs impacted by human activities, is in part linked to a decreased larval recruitment, a process known to be critical to maintain adult fish populations. Therefore, understanding larval recruitment and how anthropogenic stressors affect this key step is essential to preserve coral reef fish populations. We recently showed that larval recruitment corresponds to a classical metamorphosis controlled by thyroid hormones (TH) and that the quality of the juveniles (e.g. grazing, predation survival) is linked to TH signalling.
In "Manini", using two model species the surgeonfish Acanthurus triostegus (called "manini" in Polynesian) and the clownfish Amphiprion ocellaris we will ask 4 questions:
(i) Do anthropogenic stressors affect larval recruitment and TH signalling ? We will determine the effect of acidification, temperature rise and chlorpyrifos on the metamorphosis of the two model species.
(ii) How is sensory organs maturation affected by these stressors? As sensory organs are known to mature during larval recruitment, we will test if anthropogenic stressors, affecting TH signalling, also affect sensory organs maturation and sensory abilities of the juveniles
(iii) Are the effects of these stressors causally linked to TH disruption? We will functionally determine if the impairment of larval maturation observed after anthropogenic stressors exposure is indeed caused by a decrease in TH signaling.
(iv) Are these effects seen in natural fish populations? We will contrast Acanthurus triostegus juveniles captured in anthropized reefs with conspecifics captured in marine protected areas.
Our main hypothesis is that fish larval recruitment is controlled by TH and can be altered by anthropogenic stressors disrupting TH signalling. This will provide a general framework to better understand, at the molecular level, how water pollution and more generally human activities resulting in global changes, can threaten reef ecosystems. In particular, this suggests that different anthropogenic stressors can led to a common effect: the disruption of an endocrine pathway. It is well known that endocrine disruption has several major features such as nonlinear dose-response relationship, time lag between exposure and effect or transgenerational effect. Therefore, if anthropogenic stressors converge effectively to this common TH signalling, this can led to a major shift in our appreciation of the effects of climate change on natural animal populations. In addition, this basic knowledge will also be translated to conservation biology aspects. Our model suggest that the in vivo measure of TH signalling level in natural populations could provide an endpoint to characterize the degree to which a given fish population is affected by global change.