Fish domestication in aquaculture: modulations of stress physiology and immune system in a percid fish, the Eurasian perch (Perca fluviatilis L.)

  • Jessica Douxfils

Thèse de l'étudiant: Doc typesDocteur en Sciences

Résumé

Chez les poissons d’élevage, le stress est une cause importante d’altération de la santé, en particulier de la résistance aux maladies infectieuses, car il peut affecter directement ou indirectement le système immunitaire. Dès lors, des méthodes visant à réduire les réponses au stress liées à de tels effets immunosuppresseurs sont activement recherchées. Dans ce contexte, la domestication pourrait être associée à une réduction de la sensibilité au stress, les animaux résistants étant positivement sélectionnés au cours de l’élevage en raison de leur meilleure forme physique. Chez le poisson, la domestication est très récente et le potential d’adaptation aux conditions d’élevage reste très élevé pour de nombreuses espèces dont la Perche commune. Chez cette dernière, l’adaptatiblité aux conditions de vie captive n’est actuellement pas encore clarifiée. L’objectif général de cette thèse était d’évaluer les réponses physiologiques et immunitaires des juvéniles de la Perche commune exposés à des conditions d’élevage potentiellement stressantes et d’examiner si ces réponses pouvaient être modulées au cours de la domestication. Pour ce faire, nous avons exposé des juveniles de Perche commune appartenant à des niveaux générationnels distincts (F1 vs F4/F5) à du confinement chronique, à un stress d’hypoxie unique ou répété, et à un stress d’exondation répétée. Nous avons mesuré des marqueurs de stress classiques et divers paramètres immunitaires. Des analyses protéomiques ont également été menées pour étudier les variations d’abondance des protéines sériques. Finalement, les poissons ont été caractérisés génétiquement à l’aide une approche microsatellite. Nos résultats montrent que la Perche commune peut être affectée par le confinement chronique et par le stress d’hypoxie. Lors du confinement chronique, les juvéniles F1 ont montré une sensibilité accrue au niveau de l’axe HPI (élévation plus importante du cortisol dans le serum) après un stress aigu de capture et d’anesthésie et une réponse de stress cellulaire (abondance plus élevée d’HSP70 au niveau du foie) en comparaison avec leurs groupes contrôles respectifs. L’analyse protéomique a également mis en évidence une plus faible abundance de plusieures protéines immunitaires dans le sérum chez les individus F1 alors que, chez les poissons F4, ces protéines immunitaires étaient uniquement sur-exprimées. Durant l’hypoxie, les deux générations ont présenté des réajustements sériques et hématologiques (contraction de la rate menant à une augmentation du nombre de globules rouges, hyperglycémie, abundance plus élevée de composants C3). Lors d’une exposition répétée à ce stresseur, les résultats suggèrent le développement de mécanismes d’acclimatation (hyperglycémie moins élevée, abundance plus élevée de transferrine dans le serum) mais aussi une depression immunitaire (activité lysozyme et abundance de composants C3 plus faibles). Ces réponses étaient similaires pour chacune des générations. Ainsi, le confinement chronique et l’hypoxie répétée ont affecté négativement certains paramètres immunitaires. De plus, la domestication a été accompagnée d’une réduction de la sensibilité au stress chez les poissons confrontés au confinement chronique mais pas à l’hypoxie, ceci étant probablement en rapport avec la capacité de ces stresseurs à affecter plus ou moins sévèrement l’homéostasie du poisson. Le stress d’exondation répétée n’a pas induit d’ importante réponse chronique au stress étant donné que seule l’abondance des alpha-2-macroglobulines (a2Ms) était augmentée dans le serum des individus stressés. A l’exception de l’élévation rapide (endéans 20 minutes) du cortisol à la suite du stress de capture et d’anesthésie, nous n’avons pas détecté d’augmentation de la cortisolémie dans les différentes experimentations soit lorsque les poissons étaient confrontés au stress de confinement chronique, d’hypoxie unique ou répétée et d’exondation répétée. Ce résultat suggère que le cortisol n’est pas un indicateur de stress idéal chez la Perche parce que son augmentation semble absente ou de courte durée dans les conditions testées. Par la mesure de l’élévation du cortisol (si elle existe), il pourrait dond être difficile de détecter de telles situations stressantes puisque tout échantillonnage devrait être effectué dans un laps de temps relativement court après le stress. La domestication était aussi accompagnée de changements complexes de l’abondance de diverses protéines immunitaires et de phase aigue (composants C3, Wap65, LAAO, fibrinogène, transferrine, chaines lourdes et légères d’Ig et a2Ms). Actuellement, il n’est pas possible de déterminer la résistance globale aux maladies des poissons domestiqués car nous avons essentiellement étudié les modulations immunitaires au niveau du sérum et parce que les infections bactériennes expérimentales n’ont pu être menées dans des conditions optimales. Il est aussi nécessaire d’obtenir de plus amples informations sur les isoformes et/ou fragments de ces protéines différentiellement exprimées car elles peuvent fortement différer en terme d’activité. Finalement, nous avons observé que les poissons appartenant à un niveau de domestication plus élevé (F4, F5) étaient globalement capables de déveloper des réponses physiologiques et immunitaires aux stresseurs similaires à celles de la génération F1 malgré une plus faible diversité génétique. En effet, l’analyse microsatellite a démontré une réduction du nombre d’allèles, de l’hétérozygotie et une plus grande homogénéité génétique au cours des générations. Nous n’avons cependant pas mis en évidence un quelconque niveau de consanguinité (faible niveau de déséquilibre de liaison et valeurs de Fis négatives). Dans l’ensemble, les résultats confirment l’absence de dépression de consanguinité et suggèrent que la perte de diversité génétique aux loci neutres voire peut-être dans les régions codantes pourrait ne pas s’avérer dommageable dans des conditions d’élevage constantes et pratiquement optimales. D’autres analyses telles que les QTL ou les études de marqueurs génétiques associés sont maintenant nécéssaires pour améliorer nos connaissances de la relation entre les données phénotypiques et génotypiques. En conclusion, la domestication peut s’accompagner d’une réduction de la sensibilité au stress, en fonction des caractéristiques de ce dernier, et que ce changement peut se reveler, dans une certainte mesure, relativement indépendent de la diversité génétique de la population d’élevage.
la date de réponse1 mars 2012
langue originaleFrançais
L'institution diplômante
  • Universite de Namur
SuperviseurRobert Mandiki (Copromoteur), Patrick KESTEMONT (Promoteur), Martine Raes (Jury), Eric Depiereux (Président), L. TORT (Jury), Sylvain Milla (Jury) & C. Rougeot (Jury)

mots-clés

  • Fish
  • Proteomics
  • Microsatellite
  • Domestication
  • Aquaculture
  • Stress
  • Immunity

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