Comparaison des traits de reproduction de deux espèces phylogéniquement soeurs du groupe des Ostéoglossomorphes : Heterotis niloticus en Afrique et Arapaima gigas en Amérique du Sud

Comparison of the reproductive traits of two phylogenetic sister species of the group Osteoglossomorpha : Heterotis niloticus in Africa and Arapaima gigas in South America

• Auteur / Autrice : N Zi Daniel Koua
• Direction : Joël Henry, Jean-François Renno
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Paris ; 2009-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Céline Zatylny-Gaudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joël Henry, Jean-François Renno, Patrick Kestemont, Catherine Benetau-Pelissero, Marie-Laure Bégout Anras, Jésus Nunez-Rodriguez, Valérie Cornet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Patrick Kestemont, Catherine Benetau-Pelissero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transcriptome

Cytochromes b

Neurohormones

Reproduction (biologie)

Ressources génétiques

Arapaïma

Heterotis niloticus

Mots clés libres

Vitellogénine

Récepteurs à l’estradiol

Télémétrie acoustique

Comportement reproducteur

Heterotis niloticus

Heterotis niloticus

Cyt b

NADH1

Genetic resources

Reproduction

Vitellogenin

Neurohormones

Estradiol receptors

Acoustic telemetry

Reproductive behavior

Résumé

Heterotis niloticus originaire du bassin hydrographique de l’Afrique tropicale et Arapaima gigas du bassin amazonien sont deux espèces phylogénétiquement sœurs qui possèdent des performances de croissance exceptionnelles, ce qui leur confère un intérêt économique majeur. Cependant, la reproduction en captivité de ces deux espèces se heurte encore à des difficultés en raison de l’absence de dimorphisme sexuel. La formation des couples de reproducteurs est donc problématique et leur comportement reproducteur est peu connu, et donc peu maîtrisé. Par ailleurs, les données moléculaires disponibles dans le domaine de la reproduction sont inexistantes chez Heterotis niloticus ainsi que les données de génétique des populations. Cette étude a donc pour objectif d’évaluer les ressources génétiques des populations d’Heterotis, de mettre au point des techniques de sexage, de suivre le comportement reproducteur de A. gigas en étang et de caractériser chez ces deux espèces les acteurs moléculaires de la vitellogenèse et sa régulation. A partir d’échantillons collectés au Cameroun, en Guinée et principalement en Côte d’Ivoire, l’analyse des gènes mitochondriaux a permis d’identifier six haplotypes du gène Cyt b et deux haplotypes d’un segment contenant le gène NADH1. Ces résultats montrent l’absence de différenciation haplotypique entre les stocks de pisciculture et les populations sauvages d’un même bassin et une différentiation haplotypique entre bassins versants. Ils corroborent l’origine camerounaise des Heterotis sauvages et de pisciculture présents en Côte d’Ivoire sans toutefois apporter la preuve du partage de mêmes haplotypes entre ces deux pays. Concernant les acteurs moléculaires, c’est grâce à une approche transcriptomique basée sur un séquençage en RNAseq de novo suivi d’analyses in silico qu’ont pu être identifiés, chez l’une et l’autre des deux espèces d’Arapaimidae, les hormones hypophysaires (PRL, FSH et LH) et leurs récepteurs ovariens, les récepteurs oestrogéniques (ERs) bêta et gamma, les vitellogénines (Vtg) et leur récepteur ovarien. La proximité phylogénétique des deux espèces a pu être confirmée sur la base des molécules identifiées. Pour le sexage des individus matures de H. niloticus, les tests ELISA se sont révélés positifs avec l’anti corps anti Vtg de A. gigas déjà disponible et l’anticorps anti Vtg de H. niloticus mis au point dans cette étude. Une approche protéomique en spectrométrie de masse ciblant la Vtg a également permis de différencier les deux sexes chez H. niloticus. Enfin, l’utilisation de la télémétrie ultrasonique a montré que cette technique est adaptée au suivi du comportement de A. gigas et de ce fait de l’espèce sœur H. niloticus dans un environnement où la turbidité de l’eau ne favorise pas des observations directes des couples ou des enregistrements vidéo

Heterotis niloticus ̶ from the tropical Africa watershed ̶ and Arapaima gigas ̶ from the Amazon Basin ̶ are two phylogenetic sister species that display exceptional growth performances; consequently, they may soon become of a major economic interest. However, the reproduction of these two species in captivity still faces difficulties because they have no sexual dimorphism. Reproductive pairing is therefore problematic, their reproductive behavior is poorly known and therefore poorly controlled. Moreover, molecular data in the field of reproduction are missing for Heterotis niloticus, and so are data about population genetics. This study aims to evaluate the genetic resources of populations of Heterotis, develop sexing techniques, monitor the reproductive behavior of A. gigas in ponds, and characterize the molecular actors of vitellogenesis and its regulation in these two species. Using samples collected in Cameroon, Guinea and mainly Côte d'Ivoire, mitochondrial gene analysis identified six haplotypes of the Cyt b gene and two haplotypes of a segment containing the NADH1 gene. The results showed no haplotypic differentiation between fish stocks and wild populations belonging to a same basin, but haplotype differentiation between watersheds. They corroborate that the wild and farmed Heterotis of Côte d’Ivoire first came from Cameroon, but do not bring evidence of a same haplotype shared between these two countries. Concerning the molecular actors, using a transcriptomic approach based on de novo RNAseq sequencing followed by in silico analyses, the pituitary hormones (PRL, FSH and LH) and their ovarian receptors, beta and gamma estrogen receptors (ERs), vitellogenins (Vtg) and their ovarian receptor were identified in both species of Arapaimidae. The phylogenetic proximity of the two species could be confirmed on the basis of these molecules. For the sexing of mature H. niloticus individuals, ELISA tests were positive with available A. gigas anti Vtg antibodies and with H. niloticus anti Vtg antibodies developed for this study. A proteomic approach in mass spectrometry targeting Vtg also differentiated the two sexes in H. niloticus. Finally, the use of ultrasonic telemetry showed that this technique is suitable for monitoring the behavior of A. gigas and thus of the sister species H. niloticus in an environment where the water turbidity does not favor direct observations of couples or video recordings.