Étude des mécanismes physiologiques sous-jacents aux écotypes de civelles d'eau douce et marines d'Anguilla rostrata

RÉSUMÉ: Les travaux de recherche effectués dans le cadre de cette thèse avaient pour objectif d’identifier les déterminismes physiologiques, énergétiques et endocriniens des formes migratrices des civelles d’Anguilla rostrata en fonction de la variabilité temporelle des dates d’arrivée en estuaire, de la variabilité spatiale des régions de recrutement, et des préférences de salinité individuelles. Le premier objectif était d’examiner la condition corporelle et les contenus énergétiques individuels des civelles, afin de vérifier si les réserves énergétiques permettaient la différenciation des formes migratrices d’eau douce ou d’eau salée/saumâtre selon la région de recrutement ou la préférence de salinité. Un second objectif consistait à comparer les niveaux des transcrits de gènes candidats impliqués dans la régulation de l’appétit et du métabolisme énergétique, afin de déterminer si la régulation génique du métabolisme énergétique permettait aussi la différenciation des formes migratrices au stade civelle, et si cette régulation variait spatialement et temporellement. Finalement, le troisième objectif de la thèse était d’examiner les déterminismes endocriniens de la catadromie facultative dès le stade de recrutement, via l’étude des patrons d’expression de gènes codant pour des hormones régulant les fonctions de l’osmorégulation, la métamorphose et la croissance dans le but de clarifier les facteurs internes sous-jacents à la sélection de l’habitat. Les résultats présentés au premier chapitre montrent une divergence régionale dans les stratégies de stockage d’énergie. Les civelles de la région de l’écotype eau douce sont de plus grande taille et ont des contenus en triacylglycérols 73,8 % plus faibles et en glycogène total 67,7 % plus élevés par rapport à celles de la région de l’écotype eau salée/saumâtre. Une différence de deux semaines dans les dates d’arrivée se caractérise par une baisse significative des réserves énergétiques chez les deux écotypes. Les résultats obtenus indiquent que l’indice de condition est corrélé aux contenus en réserves énergétiques (triacylglycérols, stérols et cires estérifiés, et glycogène total), relation examinée pour la première fois chez les civelles d’anguille d’Amérique. Les résultats présentés au deuxième chapitre montrent que l’écotype d’eau douce semble avoir une meilleure aptitude à mobiliser efficacement les réserves en triacylglycérol, les gènes de la lipase pancréatique et de la triacylglycérol lipase étant surexprimés respectivement de 7,65 et 3,25 fois à l’écotype eau salée/saumâtre. Ces différences transcriptionnelles expliquent à elles seules près de 80 % des divergences entre les écotypes régionaux. L’absence de variation des niveaux d’expression des transcrits des hormones qui régulent l’appétit et la glycogénolyse entre écotypes, suppose une régulation post-transcriptionnelle du métabolisme énergétique si nous prenons en compte les différences phénotypiques observées au niveau des réserves énergétiques. Dans le troisième chapitre, les travaux présentés montrent que l’écotype d’eau douce aurait de meilleures aptitudes à l’osmorégulation et à la croissance. Leur profil d’expression génique variait selon la distance au site de frai comme suit : les civelles de provenance de la péninsule gaspésienne montraient les plus hauts niveaux d’expression des transcrits des hormones hypophysaires et thyroïdiennes alors que celles de l’estuaire maritime du Saint- Laurent avaient la plus forte expression du gène codant pour les récepteurs du facteur de croissance insulinique. À l’opposé, tous les niveaux des transcrits des neufs gènes candidats étudiés étaient moins exprimés chez l’écotype eau salée/saumâtre. Les résultats de cette thèse ont permis de caractériser les écotypes en période de recrutement et de proposer un nouveau modèle des mécanismes physiologiques et moléculaires sous-jacents au recrutement des écotypes eau douce et eau salée/saumâtre. Grâce aux outils écophysiologiques et moléculaires, les résultats fournissent d’autres indications d’un contrôle à la fois génétique et environnemental sur l’expression des écotypes et donc, de différences au niveau des mécanismes de régulation du métabolisme énergétique, de la croissance, du développement post-larvaire et possiblement de l’osmorégulation. Ces nouvelles connaissances biologiques sont capitales pour la compréhension de la distribution des écotypes chez les anguilles et contribuent à l’amélioration des connaissances sur la catadromie facultative chez les poissons. Ces nouvelles connaissances sur les déterminismes biologiques sous tendant le recrutement des écotypes de civelles, aideront à l’amélioriation des mesures du recouvrement du stock de l’écotype d’eau douce dans les régions du fleuve et du Golfe du Saint-Laurent, en procurant de nouveaux éléments de réponses aux questions d’importance soulevées, tant sur le plan biologique que sur le plan économique, face au déclin sévère des indices de recrutement d’A. rostrata dans ces régions canadiennes. -- Mot(s) clé(s) en français : civelles, Anguilla rostrata, écotype, catadromie facultative, réserves énergétiques, lipides, expression génique, hormones, sélection de l’habitat, mécanismes adaptatifs. -- ABSTRACT: The aim of this thesis was to identify the physiological, energetic and endocrine factors which determine the migratory forms in Anguilla rostrata glass eels, with specific considerations regarding the time of arrival in estuaries, the geographical region where the recruitment takes place and salinity preference of individuals. The first objective was to examine the condition factor and the energetic status in glass eels in order to verify if migratory forms could be distinguished by their energy storage according to the region and/or the salinity preference. A second objective was to compare the levels of candidate gene transcripts associated with the feeding regulation and the energetic metabolism and verify whether this regulation varies spatially and/or temporally. Finally, the third objective was to determine the endocrine mechanisms underlying the presence of facultative catadromy by investigating the patterns of gene transcripts coding for hormones regulating osmoregulation, metamorphosis, and growth. Ultimately, the aim was to clarify the biological factors underlying habitat selection during recruitment. In Chapter I, a regional divergence in energy storage strategies was observed. The glass eels of the freshwater ecotype were larger and had 73.8 % lesser triacylglycerol content and 67.7 % higher glycogen content than the ones of the brackish/saltwater ecotype. For both ecotypes, a difference of two weeks in arrival impacted the levels of the energetic reserves. For the first time, the condition index in glass eels was proven to be a proxy of triacylglycerol, sterol and wax esters, and total glycogen contents. The results reported in Chapter II revealed that the freshwater ecotype mobilized more efficiently the triacylglycerol reserves due to overexpression of bile-salt activated and triacylglycerol lipases 7.65 and 3.25 times respectively compared to the brackish/saltwater ecotype. These transcriptional differences explained 80 % of the dissimilarities recorded between regional ecotypes. Given the phenotypic differences found in the first chapter, the similar levels of RNA transcripts involved in feeding regulation and glycogenolysis between ecotypes points to a post-transcriptional regulation of the energetic metabolism. In Chapter III, we unveiled that the freshwater ecotype may also have a better ability to osmoregulate and grow. Gene expression patterns differed according to the distance to the Sargasso Sea: glass eels from Gaspé had the highest levels of pituitary and thyroid hormones transcripts, while those from the St-Lawrence Estuary had the highest levels of gene expression of the insulin-like growth factor. On the other hand, all transcripts levels of the nine candidate genes examined were less expressed in the brackish/saltwater ecotype. Overall, this research allowed to characterise the ecotypes at the recruitment stage and to build a new model of the physiological and molecular mechanisms underlying the recruitment of freshwater and brackish/saltwater ecotypes. By using eco-physiological and molecular tools, we were able to give further insights on the genetic and environmental controls upon glass eel ecotype. We suggest the existence of differential regulation mechanisms relative to energetic metabolism, growth, osmoregulation, and post-larval development. This new biological information is crucial to better understand the distribution of eel ecotypes and greatly contributes to the building knowledge on the facultative catadromy in fishes. This work led to significant scientific findings on the biological determinisms underlying the recruitment of glass eel ecotypes. This new scientific contribution may help to improve recovery programs to be implemented in the River and Gulf St-Lawrence in response to the dramatic biological and economical issue associated with the decline of the recruitment of A. rostrata in these Canadian regions. -- Mot(s) clé(s) en anglais : glass eels, Anguilla rostrata, ecotype, facultative catadromy, energetic reserves, lipids, gene expression of candidate genes, hormones, habitat selection, adaptive mechanisms