Sources de variation de la forme des otolithes : Implications pour la discrimination des stocks de poissons

par Kélig Mahé

Thèse de doctorat en AGRONOMIE, PRODUCTIONS ANIMALE ET VEGETALE, AGROALIMENTAIRE, Biologie de l’environnement, des populations, écologie

Sous la direction de Hélène de Pontual et de Rachid Amara.

Soutenue le 05-12-2019

à Littoral , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) , en partenariat avec Unité de recherche Recherches et Développements Technologiques (Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer) (équipe de recherche) et de Laboratoire Ressources halieutiques Manche Mer du nord, IFREMER Centre Manche Mer du Nord (laboratoire) .

Le président du jury était Mireille Harmelin-Vivien.

Le jury était composé de Françoise Daverat, Laurent Chauvaud, Matthias Vignon, Bruno Ernande, Elise Dufour.

Les rapporteurs étaient Mireille Harmelin-Vivien, Françoise Daverat.


  • Résumé

    L’évaluation et la gestion des populations de poissons se basent sur l'utilisation d’unités de gestion appelées « stocks halieutiques ». Pour discriminer ces stocks, la forme des otolithes, pièces calcifiées de l’oreille interne des poissons, peut être utilisée. Dans ce contexte, cette thèse s'est consacrée premièrement à l’étude de la variabilité spatio-temporelle de la forme des otolithes chez 3 espèces de poissons présentant des caractéristiques écologiques (taille, vitesse de nage, comportement dans la colonne d’eau, etc.) et des environnements biogéographiques différents. Les résultats montrent qu’il existe un gradient structurel décroissant de taille des stocks allant des espèces de grands pélagiques aux espèces démersales. Ceci est lié au fait que certaines espèces démersales comme la bogue (Boops boops) sont contraintes par la présence de barrières géographiques et de fronts hydrologiques ce qui n’est pas le cas chez les espèces pélagiques analysées (merlan bleu, Micromesistius poutassou ; Espadon, Xiphias gladius). Dans un deuxième temps, nous avons testé les effets de facteurs confondants potentiels (e.g. l’asymétrie bilatérale directionnelle, AD) sur le pouvoir discriminant de la forme des otolithes. Ainsi, nous avons montré qu'il existe chez la bogue une AD, induite par un processus de latéralisation et qui varie en amplitude et en direction selon la zone géographique étudiée. Chez la bogue, cette AD impacte les résultats d’identification des stocks par la forme qui changent en fonction de l'otolithe, droit ou gauche, utilisé. Si la forme de l’otolithe est utilisée pour discriminer les stocks halieutiques, c’est parce qu’elle reflète en particulier les conditions environnementales qu’a subi le poisson au cours de sa vie. Ainsi, dans la troisième partie de la thèse, nous avons analysé, en conditions contrôlées, les effets de la température et du taux d'acides gras polyinsaturés omega-3 (n-3 AGPI) contenus dans l’alimentation sur la morphogenèse des otolithes de bars (Dicentrachus labrax). Après la naissance, deux étapes peuvent être distinguées dans l’ontogenèse de la forme de l’otolithe avec en premier lieu un allongement qui traduit une croissance moins rapide de l’axe dorso-ventral par rapport à l’axe antéro-postérieur. Il s'en suit des modifications plus localisées avec en particulier une complexification de la zone comprise entre le rostre et l’anti-rostre a priori essentiellement liée au facteur thermique. A l’inverse, le taux de n-3 AGPI ne semble pas influencer la morphogenèse de l’otolithe. L’utilisation des degrés-jours de croissance (GDD) a permis de montrer que l’effet de la température est bien d’accélérer la morphogenèse, mais aussi de changer sa trajectoire: à valeur de GDD fixe, pour 2 températures données, les formes diffèrent. L’ensemble des résultats acquis lors de cette thèse valident l’utilisation de la forme des otolithes pour discriminer les stocks de poissons, mais souligne également le besoin de connaître précisément les sources de la variabilité morphologique des otolithes intra-stock pour pouvoir déterminer plus précisément les limites des stocks halieutiques.

  • Titre traduit

    Variation of Otolith shape : implications of stock identification


  • Résumé

    The assessment and management of fish populations is based on the use of management units called fish stocks. The shape of otoliths, calcified structures of the fish's inner ear, can be used to discriminate these stocks. First, this thesis focuses on the study of the spatio-temporal variability of the otolith’s shape for three fish species with different ecological characteristics (size, swimming speed, behaviour in the water column, etc.) and biogeographical environments. The results showed that there is a decreasing structural gradient across stock sizes from large pelagic species to more localised demersal species. This is linked to the fact that some demersal species such as the bogue (Boops boops) are constrained by the presence of geographical barriers and hydrological fronts, which is not the case for the analysed pelagic species (blue whiting, Micromesistius poutassou; swordfish, Xiphias gladius). Secondly, we tested the effects of potential confounding factors (e. g. bilateral directional asymmetry, DA) on the discriminating power of an otolith’s shape. We have shown that there is a DA for bogue, induced by the lateralisation process, which varies in amplitude and direction according to the geographical area. In the bogue, this DA impacts stock identification by otolith shape, which changes according to which otolith is used (i.e. right or left). Otolith shape is useful to discriminate among fish stocks because it reflects the specific environmental conditions that fish have experienced during their lifetime. Finally, in the third part of the thesis, we analyzed, under controlled conditions, the effects of temperature and the diet content of omega-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) on otolith morphogenesis for seabass (Dicentrachus labrax). After emergence, two phases can be distinguished in the ontogenesis of otolith shape with an initial elongation that reflects slower growth of the dorso-ventral axis compared to the antero-posterior axis. This leads to more localized modifications, in particular, in a more complex area between the rostrum and the anti-rostrum, which is clearly linked to the thermal regime. Conversely, the percentage of n-3 PUFAs does not appear to influence otolith morphogenesis. The use of growing degree days (GDD) has shown that the effect of temperature is to accelerate morphogenesis, but also to change its trajectory: at a fixed GDD value, for two given temperatures, the shapes differ. All the results obtained in this thesis validate the use of the otolith shape to discriminate fish stocks, but also emphasize the need to know the precise sources of morphological variability of intra-stock otoliths in order to determine more precisely the limits of fish stocks.


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