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Etude de l’énergétique de la maturation chez le poisson zèbre, Danio rerio S. AUGUSTINE B. GAGNAIRE C. ADAM-GUILLERMIN S.A.L.M. KOOIJMAN Ecologie 2010,

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1 Etude de l’énergétique de la maturation chez le poisson zèbre, Danio rerio S. AUGUSTINE B. GAGNAIRE C. ADAM-GUILLERMIN S.A.L.M. KOOIJMAN Ecologie 2010, Montpellier 03/09/2010 Une étude des liens entre le développement et la nutrition

2 Perturbations environnementales liés à la présence d’un contaminant dans l’eau : l’uranium L’Uranium est un élément présent naturellement dans l’environnement. Sa concentration locale peut être augmentée par les activité anthropiques (cycle du combustible du nucléaire) Téléostéens > Cypriniformes > Cyprinidés > Danio > rerio 6 mm Eau douce Originaire d’Inde Très étudié en biologie développementale, médecine, comportement, ecotoxicologie … Etude des effets toxiques de l’uranium sur le poisson zèbre, Danio rerio Objectif : (1) Modéliser la biologie du poisson zèbre sur tout le cycle de vie. (2) Utiliser le modèle pour déterminer les effets toxiques de l’uranium Théorie des bilans dynamiques d’énergie DEB (Kooijman 2010)

3 Objectif : paramétrer un modèle standard DEB (Kooijman 2010) sur l’ensemble des données du poisson zèbre en milieu non contaminé Pouvons nous décrire l’écophysiologie d’un individu tout au long de son cycle de vie avec un même jeu de paramètres? Méthodologie : Réunir les données publiées dans la littérature sur la physiologie du poisson 1 3 Inclure les données dans une routine Matlab et estimer les paramètres du modèle sur la base de la totalité des observations. 2Il manquait des données sur l’observation simultanée de la reproduction et la croissance d’un individu à différents niveaux de nutrition => une expérience a été conçue pour acquérir ce type de données 4 Choisir un jeu de paramètres qui décrit le mieux l’ensemble des observations.

4 Température Nourriture Concentration interne de tous les composés Concentration interne en un composé X ASSEZTROPINSUFFISANT NEC Les effets au voisinage du NEC sont traduits par la modification d’un paramètre du modèle => Importance d’avoir un jeu de paramètres réaliste pour l’individu non exposé ! Contexte écologique : Relations entre l’individu et son environnement La gamme de concentrations insuffisant n’existe pas pour un élément non essentiel comme l’uranium 0 Hypothèse d’une nutrition constante pour chaque jeu de données utilisé pour estimer les paramètres Réponse fonctionnelle normalisé f : 0

5 Présentation du cycle de vie du poisson zèbre utilisant les définitions de la théorie DEB pour les stades de vie Embryon Juvénile Adulte NAISSANCEPUBERTE -Densité de réserve de la mère = densité de réserve à la naissance -Coût d’un œuf (Kooijman 2009) >90 jours 2-3 cm 5 jours 0.45 cm

6 Schéma des flux énergétiques chez un individu selon le modèle standard DEB Réserve StructureMaturité Maintenance de la maturité Reproduction Maintenance somatique қ 1-қ Nourriture Schéma des flux énergétiques individuels (d’après Pecquerie et al. 2009) Fèces Embryon : Juvénile : Œufs Adulte : Assimilation Mobilisation Fraction қ mobilisé Fraction (1- қ) mobilisé Légende des flux énergétiques Concept de MATURITE Pas d’assimilation externe Allocation à la maturité Assimilation externe Allocation à la maturité Assimilation externe Allocation à la reproduction

7 Résultats :Stade embryon et juvénile Kimmel et al. 1995Schilling 2002 Température : 28.5 °C Jours post fécondation Pas de croissance pendant ce stade, le modèle ne prend pas en compte les détails liés aux premières divisions cellulaires Longueur, cm f = 1 f = 0.7

8 Résultats : Croissance et vieillissement Lawrence et al ( 28 °C) Gerhard et al ( 26°C) f 1 = 0.8f 2 = 0.65 x f 1 Jour post fécondation Longueur, cm Survie, - f = 0.99

9 Jour post fertilisation # œuf cumulé jour -1 Longueur, cm f 1 = f 2 = 0.96 x f 1 f 3 = 0.89 x f 1 Acclimatation : f=1 Résultats : Croissance et reproduction à trois niveaux de nutrition

10 Résultats : observations « 0 dimensions » Diamètre d’un œuf Poids sec d’un œuf Taux de reproduction maximale (26°C) Âge à la naissance (28°C) Taille à la naissance Âge à la puberté (28°C) Taille à la puberté cm µg # jour -1 jour cm Pers. obs. B. Geffroy pers. comm Spence et al Parichy et al Schilling 2002 >90 Schilling DONNEESMODELEREF.UNITENOM Taille maximale cm Schilling (sans enveloppe) 0.076

11 Discussion : relations taille – âge – nutrition à la puberté et à la naissance Relations qualitatives réalistes : -Poissons mieux nourris atteignent la puberté plus rapidement -Poissons mieux nourris sont plus grands à la puberté ff Âge à la puberté, jour Longueur à la puberté, cm Par contre, les valeurs quantitatives ne corroborent pas avec les observations. … PUBERTENAISSANCE Relations qualitatives réalistes : -L’âge à la naissance diminue avec l’augmentation de la nutrition des parents -La longueur à la naissance est indépendante de la nutrition des parents Âge à la naissance, jour f Age à la naissance et taille sous estimée par rapport aux observations

12 Conclusions : Les données sur l’observation simultanée de la reproduction et la croissance sont essentielles pour fixer la valeur des paramètres et augmenter la précision du modèle. Les seuls exemplaires de ce type de données ont été recueillis lors de l’expérience sur la restriction calorifique présentée ici. Mais le nombre de réplicats de couples pondeurs était faible. L’inclusion de données supplémentaires de ce type augmenterait la précision du modèle sur les âges et les tailles aux transitions entre stades de vie.

13 Perspectives : Des données issues d’une expérience de 3 mois portant sur les effets de l’uranium sur la croissance et la reproduction ont été acquises Le modèle sera ajusté sur ces données dans le but de trouver quel paramètre est ciblé par l’uranium et d’extrapoler les conséquences de ces effets sur tout le cycle de vie. Le travail présenté ici était effectué dans un contexte d’études toxicologiques sur les poisson zèbre. Par contre les applications du modèle sont nombreuses : -Etude des liens entre le développement et l’environnement, -Etude des effets de la restriction calorifique sur le vieillissement, -Comparaison des effets de différents toxiques sur métabolisme, -Étude de l’écophysiologie des téléostéens avec la comparaison des paramètres d’autres espèces…

14 Merci beaucoup pour votre attention …


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