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    Le mystère des saumons d’élevage

    Des chercheurs découvrent des modifications épigénétiques chez les saumons Coho

    Quelles conditions environnementales pourraient induire des différences dans la méthylation de certains gènes? Selon le chercheur Louis Bernatchez, le principal facteur est probablement «l’entassement des individus en pisciculture».
    Photo: Louis Bernatchez Quelles conditions environnementales pourraient induire des différences dans la méthylation de certains gènes? Selon le chercheur Louis Bernatchez, le principal facteur est probablement «l’entassement des individus en pisciculture».

    Les stocks de saumons Coho du Pacifique ont connu un déclin marqué au cours du dernier siècle. Dans le but de repeupler les populations, de nombreuses piscicultures ont été aménagées dans des rivières de la Colombie-Britannique. Toutefois, le fait que le taux de survie des saumons d’élevage soit moindre que celui des saumons sauvages une fois qu’ils sont relâchés dans la nature soulève un débat quant au rôle d’une telle démarche. Une équipe de scientifiques a découvert que la moins grande performance des saumons Coho nés en pisciculture serait attribuable à des modifications de l’épigénome de ces poissons qui auraient été induites vraisemblablement par les conditions d’élevage.


    En Colombie-Britannique, on installe les piscicultures directement dans les rivières que l’on désire ensemencer et on utilise comme reproducteurs des poissons sauvages de la rivière dans laquelle est aménagée la pisciculture. Finalement, quand les saumoneaux atteignent l’âge d’un à deux ans, on les relâche dans la rivière. Parmi les saumons d’âge adulte qui reviennent dans la rivière pour s’accoupler, on retrouve donc à la fois des saumons qui sont venus au monde en liberté et des saumons nés dans la pisciculture, raconte le chercheur de l’Université Laval Louis Bernatchez, qui est titulaire d’une chaire de recherche du Canada en génomique et en conservation des ressources aquatiques.

     

    Des études ont toutefois montré que la performance en matière de survie des poissons nés et élevés en pisciculture est souvent moindre que celle des poissons sauvages. Certains scientifiques ont imputé ce phénomène à un effet de sélection génétique. « Le but de la pisciculture est de diminuer la mortalité naturelle due aux aléas des conditions environnementales en nature. Les conditions en pisciculture sont donc assez différentes de celles dans la nature et, pour cette raison, les individus qui survivent en pisciculture ne sont pas nécessairement identiques à ceux qui réussissent le mieux en milieu naturel », explique M. Bernatchez, avant d’ajouter que « la survie des saumoneaux est meilleure en pisciculture parce qu’il y a très peu de sélection, justement. Les saumoneaux y subissent une moins grande pression du milieu, mais une fois relâchés dans la nature, plusieurs d’entre eux sont moins bien adaptés aux conditions environnementales naturelles », ce qui expliquerait qu’ils sont moins nombreux que les saumons sauvages à revenir s’accoupler à l’âge adulte dans leur rivière d’origine.

     

    Louis Bernatchez et des collègues de l’Institut français de recherche pour l’exploitation de la mer (IFREMER), de la station biologique du Pacifique appartenant à Pêches et Océans Canada et de l’Université de Victoria en Colombie-Britannique, ont pour leur part émis l’hypothèse que les conditions environnementales particulières du milieu d’élevage induisaient peut-être des modifications épigénétiques, c’est-à-dire non pas au niveau de l’ADN des gènes, mais plutôt au niveau de leur expression. « On s’est dit que, comme les conditions environnementales des milieux d’élevage sont différentes de celles du milieu naturel, peut-être qu’au cours des premiers stades de vie des saumons il se produit une reprogrammation épigénétique qui aurait un effet sur le phénotype (les caractères observables) des poissons une fois qu’ils sont relâchés dans la rivière », précise M. Bernatchez, avant d’expliquer que les changements épigénétiques modifient l’expression des gènes par le mécanisme moléculaire de la méthylation. « Plus un gène est méthylé, moins il sera exprimé. Les changements épigénétiques ont ainsi un impact sur le niveau d’expression de gènes qui, eux, selon leur fonction particulière, pourront avoir un impact sur la croissance de l’animal, sa survie ou son immunité, par exemple. »

     

    Effets épigénétiques

     

    Les chercheurs ont alors comparé le niveau de méthylation de saumons d’élevage à celui de saumons sauvages qui étaient au même stade de vie, et ils ont effectué cette comparaison sur des saumons de deux rivières différentes, en plus de procéder à des analyses génétiques de l’ADN des poissons. Lors de leur analyse, ils n’ont relevé aucune différence génétique (au niveau de l’ADN du génome) entre les saumons nés et élevés en pisciculture et ceux qui avaient vu le jour en liberté dans la même rivière. Par contre, ils ont observé que les saumons sauvages et d’élevage de la première rivière étaient génétiquement distincts de ceux de la seconde rivière. « Ces résultats nous montrent essentiellement qu’il n’y a pas de différenciation génétique entre les poissons nés en pisciculture et les poissons nés en liberté dans la même rivière », résume le chercheur.

     

    L’analyse des niveaux de méthylation du génome a pour sa part révélé des différences épigénétiques entre les poissons de la première rivière et de la seconde rivière, mais également entre les poissons sauvages et les poissons issus de la pisciculture. Qui plus est, les changements épigénétiques observés entre les saumons de pisciculture et les saumons sauvages de la première rivière étaient essentiellement les mêmes que ceux des saumons de l’autre rivière. « Ces changements épigénétiques se traduisent par une plus grande méthylation généralisée chez les poissons en pisciculture par rapport aux poissons sauvages », souligne M. Bernatchez, dont l’équipe a identifié une centaine de régions du génome qui présentaient des différences épigénétiques, c’est-à-dire dont la méthylation était différente entre les deux catégories de saumons. « De cette centaine de régions, 89 étaient hyperméthylées chez les poissons de pisciculture comparativement aux poissons sauvages. De plus, nous avons observé la même tendance à l’hyperméthylation chez les poissons en pisciculture dans les deux rivières », spécifie le chercheur québécois, qui poursuit pour six mois ses recherches au Biodiversity Research Center de l’Université de la Colombie-Britannique à Vancouver.

     

    Épigénome modifié

     

    Les chercheurs ont également remarqué que certains des gènes qui étaient hyperméthylés chez les saumons d’élevage remplissaient des fonctions très importantes dans le comportement et la physiologie des poissons. Notamment, ils ont identifié une hyperméthylation de certains des gènes impliqués dans l’osmorégulation, laquelle permet l’adaptation physiologique de l’animal à l’eau salée, une fonction importante pour les saumons puisque ces poissons naissent dans une rivière d’eau douce et migrent ensuite vers la mer.

     

    Les scientifiques ont également découvert une hyperméthylation des gènes intervenant dans la communication entre les cellules musculaires et les cellules nerveuses qui les activent. Une telle altération pourrait fort probablement participer à la réduction de la performance natatoire des saumons Coho élevés en pisciculture, soulignent les chercheurs dans l’article qu’ils ont publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) au sujet de cette étude qui a été financée en grande partie par Génome Canada, Génome Québec et Génome British Columbia.

     

    Également, l’observation d’hyperméthylation de certains gènes produisant d’importants régulateurs neurologiques pourrait aussi jouer un rôle dans les différences comportementales, notamment en ce qui concerne l’agressivité, la quête de nourriture et l’intrépidité, qui ont souvent été rapportées entre les saumons élevés en captivité et les saumons sauvages.

     

    L’ensemble de ces modifications épigénétiques chez les saumons d’élevage fait probablement en sorte qu’une fois relâchés dans la nature, ces poissons sont moins capables de migrer vers la mer et y survivre, ce qui pourrait expliquer qu’ils sont moins nombreux que les saumons sauvages à revenir dans la rivière pour s’y accoupler, car « s’il y a une moins bonne survie, c’est évident qu’il en reviendra moins dans la rivière », avance M. Bernatchez.

    Si on arrive à trouver la solution pour minimiser les différences entre les poissons sauvages et ceux élevés en pisciculture en éliminant ces modifications épigénétiques par l’adoption de conditions d’élevage différentes, ce sera une révolution et ça apaisera le débat éthique et socio-économique entourant l’élevage du saumon
    Louis Bernatchez, chercheur à l'Université Laval

    Entassement et alimentation

     

    Quelles conditions environnementales pourraient induire ces différences dans la méthylation de certains gènes ? Selon Louis Bernatchez, le principal facteur est probablement « l’entassement des individus en pisciculture ». « Les poissons de pisciculture sont élevés en beaucoup plus grande densité qu’en milieu naturel. On peut donc imaginer qu’il s’agit de conditions plus stressantes qu’en milieu naturel pour les saumoneaux », souligne-t-il.

     

    Également, les conditions d’incubation des oeufs sont différentes. Dans la nature, les femelles creusent un nid dans le gravier avec leur queue et y déposent leurs oeufs, qui y sont ainsi bien oxygénés. « En pisciculture, les oeufs sont bien oxygénés aussi, sauf qu’il n’y a pas de gravier. Cette différence aurait-elle un effet ? » s’interroge le chercheur, avant de rappeler qu’en pisciculture, la reproduction se fait de façon totalement artificielle. Lorsque les femelles sont matures, on expulse les oeufs et la laitance manuellement, ce qui constitue déjà « une grosse différence par rapport à la nature, où la femelle choisit son mâle tandis que les mâles se battent entre eux pour une femelle ». Ces derniers changent même de couleur, deviennent tout rouges pour impressionner la femelle, et développent un crochet au bout de leur bec pour se mordre. « En pisciculture, on court-circuite tout cela, mais je ne sais pas comment cette différence pourrait affecter l’épigénome des saumoneaux », soulève le chercheur.

     

    L’alimentation aussi pourrait peut-être jouer un rôle, avance M. Bernatchez avec prudence. Les saumoneaux sauvages mangent essentiellement de petits invertébrés aquatiques, alors qu’en pisciculture, on alimente les saumoneaux avec une moulée bien équilibrée contenant des protéines animales à base de poissons, à laquelle on ajoute des vitamines essentielles. Mais « des travaux effectués sur les poissons zèbres ont montré que les changements épigénétiques les plus importants surviendraient au moment du développement embryonnaire, au moment où les cellules se différencient pour former un organisme entier, soit avant que le petit poisson commence à s’alimenter. De plus, les petits saumoneaux vivent un certain temps sur leurs propres réserves qui sont contenues dans des vésicules. Malgré cela, on ne peut pas exclure un rôle de l’alimentation », fait-il remarquer.

     

    Immuables ou pas ?

     

    La grande question à laquelle les chercheurs tentent maintenant de répondre est celle visant à savoir si ces changements épigénétiques persistent pendant toute la vie de l’animal et s’ils sont transmis aux générations suivantes. Aussi, de nouvelles pratiques d’élevage sont expérimentées dans le but de prévenir la moindre performance en matière de survie des saumons élevés en captivité, notamment en modifiant les conditions environnementales, la nutrition et l’âge auquel on relâche les saumoneaux. « Si on arrive à trouver la solution pour minimiser les différences entre les poissons sauvages et ceux élevés en pisciculture en éliminant ces modifications épigénétiques par l’adoption de conditions d’élevage différentes, ce sera une révolution et ça apaisera le débat éthique et socio-économique entourant l’élevage du saumon », conclut Louis Bernatchez.

    Projet Epic4 Titulaire d’une chaire de recherche du Canada en génomique et conservation des ressources aquatiques, le chercheur Louis Bernatchez, de l’Université Laval, participe au projet Epic4 qui vise à dresser le portrait génétique de 250 populations de saumons, soit 10 000 saumons vivant depuis le sud de la Californie jusqu’en Russie. « À l’aide des méthodes modernes de la génomique, nous déterminerons ce qui différencie sur le plan génétique ces 250 populations, ce qui nous permettra de définir les grands groupements génétiques. Il faudra ensuite adapter les pratiques de conservation, de gestion et d’exploitation de la ressource — soit ajuster les quotas de pêche et les pratiques d’ensemencement — en fonction des caractéristiques particulières de chacun de ces groupements génétiques, explique le chercheur. On ne peut pas appliquer la même chose partout, parce que les populations ont probablement des caractéristiques génétiques différentes. Il faut donc en tenir compte dans la conservation. »












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