Production d’omble de fontaine adaptée aux changements climatiques: évaluation de l’importance des effets épigénétiques

Ce projet de recherche fournira des connaissances indispensables pour mieux adapter les stratégies de production et de gestion afin d’assurer la pérennité de l’importante industrie aquicole et récréo-touristique supportée par l’omble de fontaine.

Détails du projet
Programmation scientifique
Programmation 2014-2019
Thématique(s) et priorité(s)
Agriculture, pêches et aquaculture commerciales
Début et durée
Octobre 2018 • Janvier 2023
Statut du projet
Terminé
 
Responsable(s) scientifique(s)
Louis Bernatchez
Université Laval

Contexte

Les impacts des changements climatiques affectent les changements de températures moyennes lors de la maturation sexuelle et de l’incubation en pisciculture et amènent des décalages de période de reproduction chez l’omble de fontaine.

Ces changements augmentent le niveau d’incertitude quant aux risques éventuels pour le maintien de cette ressource majeure pour la pisciculture et la pêche récréative au Québec.

Les implications de facteurs environnementaux sur la variation épigénétique en milieu piscicole et les conséquences sur la performance des progénitures suivant l’ensemencement, ont été sous-estimées et très peu documentées.

 

Objectif(s)

  • Tester l’effet du régime thermique au cours de la maturation sexuelle des adultes et l’incubation de leur progéniture sur des modifications épigénétiques pouvant impacter la performance physiologique des poissons;

  • Évaluer l’héritabilité, les interactions gènes-environnement et les effets de plasticité sur la variation de traits phénotypiques et l’expression de gènes liés aux mécanismes épigénétiques et à la performance physiologique;

  • Vérifier les effets de variations du régime thermique lors de la production d’ombles sur la persistance des profils de méthylation, et sur la croissance, la survie et l’héritabilité des traits suivant l’ensemencement en milieu naturel.

Méthodologie

Ce projet s’appuie sur deux grandes expérimentations :

La première est une comparaison de deux lignées, sélectionnée et contrôle (souche Laval). La lignée sélectionnée a été élevée pour optimiser la croissance tout en minimisant la maturation sexuelle précoce tandis que la lignée contrôle est issue de croisements aléatoires. Les parents ont été divisés entre deux environnements thermiques ayant un écart de 2°C et ont été croisés en conditions de reproduction contrôlées. Les deux progénitures ainsi obtenues ont été maintenues dans les conditions d’élevages standardisées utilisées à la station aquicole (baisse naturelle des températures d’eau douce en automne/hiver jusqu’à l’atteinte de 4°C, maintien à 4°C jusqu’au début de la résorption du sac vitellin, accroissement graduel pour atteindre 8°C au stade d’alimentation exogène).

Seule la progéniture de la lignée contrôle a été utilisée pour la seconde expérimentation. Pour chaque environnement  thermique décrit ci-dessus, les parents ont été croisés selon un design de reproduction contrôlé. Les œufs de chaque famille ont été subdivisés en deux pour exposition (incubation, élevage jusqu’à l’alimentation exogène) à deux environnements thermiques : 5°C et 8°C. 

  • Identification des effets phénotypiques (croissance et survie) liés à la valeur sélective dans la progéniture selon l’environnement thermique des parents et selon l’environnement de la progéniture.

  • Estimation des différences épigénétiques dans la laitance des mâles et chez les alevins produits selon l’environnement thermique des parents et des rejetons.

  • Caractérisation des effets transcriptomiques chez les alevins et juvéniles qui peuvent être expliqués par la méthylation de l’ADN et qui peuvent expliquer les différences phénotypiques selon l’environnement thermique des parents et des rejetons.

Résultats

Les effets parentaux transgénérationnels peuvent parfois être détectés seulement à des stades de vie spécifiques et dans certaines conditions environnementales, ce qui souligne l'importance d'échantillonner les populations dans différentes conditions et à différentes périodes. 

L’environnement thermique des adultes a un effet sur la survie, la longueur du corps et l’indice de condition de Fulton (K = 100 × masse/taille3) de la progéniture, ce qui suggère soit un effet adaptatif des poissons acclimatés au chaud, soit, moins probablement, des effets parentaux transgénérationnels maladaptatifs des poissons acclimatés au froid (Figure 1). Des traits phénotypiques différents peuvent être expliqués par les effets maternels et paternels. L’environnement thermique parental a aussi un effet sur la résistance au stress thermique révélée par la température à la perte d’équilibre de la progéniture.

figure 1

 

Figure 1.  Pourcentage de survie de l'omble de fontaine la deuxième année dans les lacs naturels en fonction A) de l'indice de condition de Fulton moyen des familles à cette période, B) du traitement de la température (W=Chaud, C=Froid) en incluant la longueur du corps et l'indice de condition de Fulton comme traits morphologiques dans le modèle.

Le traitement de sélection, qui visait à améliorer la croissance des poissons, avait peu d'impact sur les effets parentaux liés à la température et entraînait des effets incohérents sur les traits morphologiques, selon la période d'échantillonnage et l'environnement. La sélection artificielle devrait donc être étudiée de manière plus approfondie, afin de mieux comprendre ses conséquences générales sur les poissons, ainsi que son impact sur le succès d’ensemencement. 

La température lors de la maturation sexuelle des parents peut influencer la méthylation de la laitance des mâles, et ainsi induire de l’héritabilité épigénétique. La méthylation de l’ADN peut modifier l’expression des gènes ainsi que le phénotype. L’héritabilité épigénétique peut donc modifier la méthylation de la progéniture et préparer les rejetons à des conditions environnementales similaires à celles de leurs parents.

La température du milieu parental pendant la maturation sexuelle a un effet disproportionné sur la méthylation de la progéniture. En effet, même lorsque le régime thermique de la progéniture ne correspond pas à celui de ses parents, l’environnement des parents est celui qui affecte le plus la méthylation des rejetons. Ce résultat peut améliorer la performance de la progéniture si l’environnement thermique parental permet de prédire le régime thermique de la progéniture. La progéniture n’aurait donc pas besoin de répondre à son propre environnement si elle est née préparée à un environnement thermique spécifique. En revanche, si les régimes thermiques des parents et de la progéniture ne correspondent pas, l’héritabilité épigénétique pourrait s’avérer maladaptative pour la progéniture.

Certaines analyses en laboratoire et interprétations de résultats ne sont pas finalisées au moment de la rédaction de cette fiche. Les résultats finaux seront disponibles au fur et à mesure de la publication des articles scientifiques (voir section Publications scientifiques).
 

Retombées pour l'adaptation

Retombées pour l'adaptation

Bien que d'autres études soient nécessaires pour comprendre toute leur portée, ces premiers résultats tendent à montrer que les effets parentaux transgénérationnels pourraient permettre à l’omble de fontaine de s’ajuste, dans une certaine mesure, aux changements anticipés de la hausse des températures. Ce résultat et ses implications sont particulièrement intéressants pour les acteurs du secteur piscicole et de  la pêche récréative. 

Ces résultats soulignent l'importance de mener des études similaires pour comprendre l'impact du changement climatique sur d’autres espèces aquatiques.

Publications scientifiques

Date
Titre
Auteur
Type de document
Langue(s)
2024
Selection effects on early life history traits and thermal resistance in brook charr Salvelinus…
Gourtay, C., Rivolet, M., Ghinter, L., Bernatchez…
Anglais
2022
Production d'omble de fontaine adaptée aux changements climatiques: évaluation de l'importance des…
Venney, C.J., Audet, C., Garant, D., Bernatchez,…
Français
2023
Transgenerational effects on body size and survival in Brook charr (Salvelinus fontinalis)
Houle, C., Gossieaux, P., Bernatchez, L., Audet,…
Anglais
2022
Thermal regime during parental sexual maturation, but not during offspring rearing, modulates DNA…
Venney, C.J., Wellband, K.W., Normandeau, E.,…
Anglais
2021
Effet de la sélection et du régime thermique subi par les géniteurs lors de la maturation sexuelle…
Rivolet, M.
Français

Financeur(s)

Ce projet est financé par le gouvernement du Québec et répond aux objectifs du Plan pour une économie verte 2030.

Autres participants

  • Université du Québec à Rimouski

  • Université de Sherbrooke

  • Pourvoirie des bouleaux blancs

  • Sépaq

  • Ministère de l'Environnement, de la lutte contre les changements climatiques, la Faune et les Parcs (MECCFP)

  • Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec (MAPAQ)

Projets connexes

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