Environment and early life stages in fish : developmental plasticity responds to seawater changes in oxygen and temperature

par Laura Cadiz Barrera

Thèse de doctorat en Biologie marine

Sous la direction de David Mazurais.

Le président du jury était Guy Claireaux.

Le jury était composé de David Mazurais, Guy Claireaux, Enric Gisbert Casas, Pascal Fontaine, Bruno Ernande, François Lallier, Lucie Marandel.

Les rapporteurs étaient Enric Gisbert Casas, Pascal Fontaine.

  • Titre traduit

    Environnement et jeunes stades de vie chez le poisson : la plasticité développementale comme réponse aux contraintes hypoxiques et thermiques


  • Résumé

    Dans le contexte du changement global, la diminution de la disponibilité en oxygène (hypoxie) combinée à la hausse de la température sont deux phénomènes particulièrement présents dans les eaux côtières vers lesquelles les larves de poissons peuvent dériver à la fin de leur développement. Il est admis que les régulations mises en oeuvre par les organismes pour faire face à leur environnement au cours des premières étapes de leur vie peuvent avoir des conséquences sur leur trajectoire de vie ultérieure (plasticité développementale). Ainsi, l'objectif principal de cette thèse était d’évaluer si des conditions d'oxygénation (40% et 100% de saturation) combinées à des conditions thermiques (15 et 20 °C) au stade larvaire, pouvaient avoir des impacts durables sur la physiologie des futurs juvéniles de bar (Dicentrarchus labrax). Nos résultats ont révélé que les retards de croissance associés à la plus basse température et à l’hypoxie au stade larvaire induisent une croissance compensatrice. De plus, les analyses des réserves hépatiques en glycogène et en lipides ont révélé que le métabolisme des juvéniles pourrait être affecté par les conditions environnementales au stade larvaire. Par ailleurs, nos données indiquent que la capacité d'extraction de l'oxygène a été affectée chez des juvéniles en raison de déformations operculaires causées par l’exposition précoce à l'hypoxie. Enfin, l'exposition précoce à l'hypoxie induit une sur-expression à long terme de gènes de l'hémoglobine de juvéniles replacés en situation d’hypoxie. Globalement, nos résultats contribuent à faire avancer les connaissances sur la façon dont les poissons marins font face aux changements climatiques actuels.


  • Résumé

    In the context of global change, decrease in oxygen availability (hypoxia) combined with rising water temperature are especially prevalent in coastal regions, towards which marine fish larvae may drift at the end of their development. It is well admitted that the physiological regulations implemented by organisms to cope with their environment during the early life stages of life can cause profound consequences in their subsequent life-history trajectory (developmental plasticity). Therefore, the main objective of this thesis was to investigate whether ecologically relevant conditions of oxygenation (40% and 100% air saturation) combined with thermic conditions (15 and 20 °C), occurring at the last stages of larval development of European sea bass (Dicentrarchus labrax) larvae, could have long-lasting impacts on juvenile physiology. Our data showed that growth depression resulting from low temperature and hypoxic conditions at larval stage induced a subsequent compensatory growth. Moreover, our analyses of hepatic glycogen and lipid stores revealed that metabolic features of juvenile could be affected by early exposure to oxygen and temperature conditions. Furthermore, our data revealed that oxygen extraction capacity was affected due to opercular deformities caused by early exposure to hypoxia. Finally, when seabass juveniles, that have been exposed to hypoxia at larval stage, were under chronic hypoxic condition they show a long-term up-regulation of hemoglobin genes. Overall, our findings contribute to make predictions of how the marine fish communities could be altered by current climate change.

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