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Biologie de reproduction comparée des anguilles de l’atlantique en déclin.

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Moffett, Audrey (2019). Biologie de reproduction comparée des anguilles de l’atlantique en déclin. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 177 p.

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Résumé

Peu d’informations sont disponibles sur la biologie de reproduction des deux espèces d’anguilles de l’Atlantique (c.-à-d. les anguilles d’Amérique et d’Europe) même après avoir suscité plus d’un siècle de recherches scientifiques au sein de la très ancienne famille des Anguillidæ, 19 espèces/sous-espèces étant aujourd’hui presque toutes en voie d’extinction ou menacées de l’être. Isolées des espèces de l’Indo- Pacifique et de l’Océanie, les anguilles d’Amérique (Anguilla rostrata) et d’Europe (A. anguilla) sont les seules à grandir dans les eaux continentales bordant l’océan Atlantique. Après avoir vécu quelques années à quelques décennies, elles acquièrent, pendant ou vers la fin d’un long et sinueux voyage effectué jusque dans la mer des Sargasses et en étant à jeun, la capacité à se reproduire, puis elles meurent. Mis à part les différentes raisons documentées comme ayant contribué au déclin, l’état des géniteurs est considéré avec grande importance puisqu’il pourrait faire partie des raisons. Or, les connaissances sur la biologie de reproduction se limitent à quelques stades de maturité accessibles par espèce selon l’avancement des migrateurs, tous immatures, ou à ceux issus de la maturation artificielle en bassin. La présente thèse a donc entrepris d’améliorer l’état des connaissances sur la biologie de reproduction des migrateurs lors de la dévalaison et en réponse à la maturation induite en utilisant 11 injections intrapéritonéales hebdomadaires (extrait hypophysaire) par le biais d’une approche comparative directe entre des anguilles d’Amérique et d’Europe. Les anguilles de l’Atlantique ont été échantillonnées pendant la période de dévalaison dans le fleuve Saint-Laurent au Québec (2012) et dans l’estuaire de la Gironde et le bassin d’Arcachon en France (2013). Plusieurs acteurs impliqués dans la neuroendocrinologie de l’axe gonadotrope et le développement des ovaires ont été mesurés dans le plasma sanguin (dosages immunoenzymatiques) ou via le niveau de la transcription de gènes dans plusieurs tissus (PCR quantitative en temps réel) : les gonadolibérines cérébrales (gnrh1, gnrh2), les hormones gonadotropes hypophysaires (fshβ, lhβ), la vitellogénine hépatique (vtg1 et vtg2 dosés ensemble), le récepteur nucléaire à estrogène (esr1) des tissus correspondants, et les stéroïdes sexuels plasmatiques majeurs (testostérone (T), 11- cétotestostérone (11KT), 17β-estradiol (E2)). Cette thèse laisse surtout place à la comparaison interspécifique de ces acteurs, mais elle fait également ressortir l’importance de variables biologiques clés dans le contexte du développement sexuel des anguilles, telles que l’âge des migrateurs, et d’autres variables biologiques quantifiées aux fins de l’étude : le stade de maturité ovarien (observation histologique des ovocytes) et la teneur corporelle en lipides totaux (la portion mesurée dans le foie, la masse musculaire, les ovaires et leur somme). La vue d’ensemble des relations prenant place entre les variables de l’axe gonadotrope et les autres variables biologiques pendant la maturation sexuelle contribue à caractériser, pour la première fois et de manière directement comparable à la biologie de reproduction de l’anguille d’Europe (ayant déjà été étudiée sous divers angles), celle de l’anguille d’Amérique, pour laquelle les informations disponibles demeuraient insuffisantes et incomparables avec les autres congénères. Cette thèse démontre à plusieurs niveaux que l’état des migrateurs de l’anguille d’Amérique du Saint-Laurent est clairement plus avancé que chez l’anguille d’Europe de Gironde et Arcachon, et qu’il rejoint, pour quelques spécimens, l’état des migrateurs de l’espèce la plus avancée de toutes, l’anguille de Nouvelle-Zélande (A. dieffenbachii). Cette thèse avait donc pour défi de mettre en contraste l’espèce la moins avancée (A. anguilla) à la deuxième plus avancée de toutes (A. rostrata). L’ensemble des résultats suggère davantage d’implication de la GnRH2 (non pas seulement celle de la GnRH1) dans le développement sexuel de l’anguille en accord avec un axe GnRH-LH et des rétrocontrôles positifs spécifiques à l’E2 (ESR1). La thèse vient également corroborer l’influence de la 11KT et l’E2 sur le stade de maturité avant/jusqu’à et à partir de la vitellogenèse, respectivement, et elle s’ajoute aux études s’intéressant à l’élaboration d’outils minimalement invasifs pour identifier les géniteurs potentiels en vue de la reproduction artificielle. S’ajoutant à la littérature existante au sein les Anguillidæ, les résultats suggèrent que l’âge et la condition (indice de « rondeur »/« bien-être ») des anguilles soient des caractéristiques d’histoire de vie clés pour ces deux périodes développementales, respectivement. La comparaison de la biologie de reproduction des anguilles de l’Atlantique à l’étude est un défi en partie dû à leur différence de taille et d’âge, et possiblement en lien, à la différence dans le stade de maturité atteint lors de la migration de dévalaison et après une maturation artificielle de même durée (11 semaines de traitement). Cette thèse pourra servir de référence pour élaborer des études à plus grande échelle chez l’anguille d’Amérique ou chez d’autres espèces en vue de suivre les géniteurs potentiels et mieux évaluer l’état des stocks d’anguilles en déclin.

Abstract

Little is known on the reproductive biology of the two Atlantic eel species (i. e. American and European eels), even after more than a century of scientific research among the ancient Anguillidæ family, 19 species/subspecies being almost all endangered or threatened. Isolated from other Indo-Pacific and Oceania species, only American (Anguilla rostrata) and European (A. anguilla) eels inhabit continental waters ashore off the Atlantic Ocean. Eels of both species, after having grown for years or decades in their habitat, reach puberty during or at the end of a long and sinuous journey up to the Sargasso Sea where they reproduce and die. Furthermore, the state of the spawners is thought to be one of many reasons why eel populations have declined. Yet, knowledge on their reproductive biology is limited to the few available stages of maturity depending on species and state of ovary in downstream migrants, all immature, or to those derived from controlled artificial maturation. This thesis has undertaken to improve the state of knowledge on reproductive biology in downstream migrants as well as in response to induced maturation with 11 weekly intraperitoneal injections (pituitary extract) through a direct comparative approach between American and European eels. Atlantic eels were sampled during their downstream migration along the St. Lawrence River in Quebec (2012) and in the Gironde Estuary and Arcachon Lagoon in France (2013). Several actors involved in gonadotropic axis neuroendocrinology and ovary development were measured in blood plasma (enzyme immunoassays) or through transcript level of genes in various tissues (quantitative real-time PCR): brain gonadotropin-releasing hormones (gnrh1, gnrh2), pituitary gonadotropic hormones (fshβ, lhβ), liver vitellogenin (vtg1 and vtg2 assayed as one), nuclear estrogen receptor (esr1) in the corresponding tissues, and major plasma sex steroids (testosterone (Y), 11- ketotestosterone (11KT), estradiol-17β (E2)). This thesis mainly articulates interspecific comparisons of the latter actors, but in the context of eel sexual development, it also focuses on key biological variables such as age of migrants and additional biological variables quantified for the purpose of this study: ovarian stage of maturity (histological observation of oocytes) and body content in total lipids (from liver, muscle mass, ovary and their sum). Overview of relationships taking place between gonadotropic axis variables and other biological variables during sexual maturation helps to characterize, for the first time and in a comparable manner to the reproductive biology of the European eel (that was studied from various angles before), that of the American eel, for which the available information was still insufficient and incomparable to other congeners. This thesis demonstrates at several levels that the state of St. Lawrence American eel migrants was clearly more advanced than in European eels from Gironde and Arcachon, and that it reached, for a few specimens, that in migrants of the most advanced species of all, the New-Zealand eel (A. dieffenbachii). This thesis had therefore to rise to the challenge of contrasting the least advanced species (A. anguilla) to the second most advanced species of all (A. rostrata). Overall results suggest GnRH2 (and not only GnRH1) as more involved in eel sexual development, in agreement with a GnRH-LH axis and positive E2-specific feedbacks (ESR1). The thesis also corroborates the influence of 11KT and E2 on stage of maturity prior/up to and from vitellogenesis, respectively, and adds up to studies interested in finding minimally invasive tools towards identification of potential spawners for artificial reproduction. Adding to the existing body of literature on Anguillidæ eels, the results suggest age and condition (an index of “plumpness”/“well-being”) as key life history characteristics for the two developmental periods, respectively. Comparing the reproductive biology of Atlantic eels under study is a challenge partly due to their differing size and age, and possibly related, to their contrasting stage of maturity at downstream migration and after artificial maturation of the same duration (11 weeks of treatment). This thesis can serve as a baseline for developing larger-scale studies on the American eel or other species in monitoring potential spawners and better assess the state of eel stocks

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Couture, Patrice
Co-directeurs de mémoire/thèse: Dufour, Sylvie
Mots-clés libres: anguilla; axe gonadotrope; développement ovarien; géniteur; maturation; ovocyte; régulation neuroendocrinienne; stade de maturité; stéroïde sexuel; vitellogenèse; gonadotropic axis; maturation; neuroendocrine regulation; oocyte; ovarian development; sex steroid; spawner; stage of maturity; vitellogenesis
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 25 juill. 2019 18:09
Dernière modification: 25 juill. 2019 18:09
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/8454

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