Mieux comprendre les composantes des résistances à l'hyperthermie et à l'hypoxie aiguës chez la truite arc-en-ciel, à des fins de sélection

Researching components of resistance to acute hyperthermia and hypoxia in rainbow trout, for selection purposes

• Auteur / Autrice : Henri Lagarde
• Direction : Mathilde Dupont-Nivet, Delphine Lallias
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génétique animale
• Date : Soutenance le 30/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique animale et biologie intégrative (Jouy-en-Josas,Yvelines ; 2009-....) - Unité Mixte de Recherche CNRS-IFREMER-IRD-UM 9190 MARBEC Marine Biodiversity, Exploitation and Conservation Université de Montpellier - Pisciculture Expérimentale INRAE des Monts d'Arrée (Sizun, Finistère ; 2005-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Rognon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hans Komen, Frédérique Pitel, Sandrine Lagarrigue, David J. McKenzie
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hans Komen, Frédérique Pitel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éthologie

Physiologie

Génétique quantitative

Changements climatiques -- Adaptation

Truite arc-en-ciel

Aquaculture

Mots clés libres

Aquaculture

Changement climatique

Génétique

Physiologie

Comportement

Aquaculture

Climate change

Genetics

Physiology

Behavior

Résumé

Le changement climatique a pour conséquence une augmentation en fréquence et en intensité des pics hyperthermiques et hypoxiques dans les fermes aquacoles. Cela induit retard de croissance, susceptibilité accrue aux maladies et hausse de la mortalité. La truite arc-en-ciel, principale espèce piscicole élevée en France, est un poisson d'eau froide et oxygénée, particulièrement sensible à la qualité d'eau. La sélection génétique des résistances à l'hyperthermie et à l'hypoxie aiguës est une solution prometteuse pour réduire la vulnérabilité des fermes trutticoles au changement climatique. Cependant les connaissances sur le déterminisme génétique de ces résistances sont encore trop parcellaires pour envisager une sélection optimisée de celles-ci. De plus, les protocoles de phénotypage des résistances sont encore très globaux et sont des procédures classées sévères par les comités d'éthique français. Une compréhension plus fine des phénotypes de résistances à l'hyperthermie et l'hypoxie aiguës permettrait de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents et le développement de critères de sélection indirects dont les procédures de mesure seraient moins sévères. Les architectures génétiques des résistances à l'hyperthermie et à l'hypoxie aiguës ont été étudiées séparément sur des populations commerciales de truite arc-en-ciel françaises. Les estimations des paramètres génétiques des résistances et des corrélations génétiques avec les principaux caractères de production démontrent la faisabilité de l'amélioration génétique des résistances. Le déterminisme génétique des résistances est clairement polygénique mais plusieurs gènes candidats fonctionnels ont été identifiés. Des études supplémentaires, à l'aide de six lignées isogéniques caractérisées pour leurs résistances à l'hyperthermie et à l'hypoxie aiguës, ont permis de montrer que les résistances semblent être des phénotypes globalement stables avec l'âge des poissons et que les liens génétiques entre résistance à l'hyperthermie aiguë et résistance à l'hypoxie aiguë sont ténus. Les six mêmes lignées isogéniques ont été phénotypées pour des paramètres comportementaux et physiologiques avant ou après un stress hyperthermique modéré. Leur niveau d'activité est lié positivement avec la résistance à l'hyperthermie aiguë et négativement avec la résistance à l'hypoxie aiguë. Les lignées résistantes à l'hyperthermie aiguë semblent avoir une stratégie d'allocation de l'énergie différente de celle des lignées sensibles lors d'une montée en température. Ces résultats permettent d'envisager de nouvelles pistes de compréhension des mécanismes sous-jacents aux résistances et le développement de critères indirects de sélection.

Climate change is leading to an increase in the frequency and intensity of hyperthermic and hypoxic events in aquaculture farms. This leads to stunted growth, increased susceptibility to diseases and higher mortality. Rainbow trout, the main fish species farmed in France, is a coldwater fish that is particularly sensitive to water quality, including temperature and oxygen availability. Genetic selection for resistance to acute hyperthermia and hypoxia is a promising solution for reducing the vulnerability of trout farms to climate change. However, knowledge of the genetic determinism of these resistances is still too fragmented to envisage optimized selection. Moreover, resistance phenotyping protocols are still very global, and procedures are classified as severe by French ethics committees. A more detailed understanding of the phenotypes of resistance to acute hyperthermia and hypoxia would enable a better understanding of the underlying mechanisms, and the development of indirect criteria whose measurement procedures would be less stressful. Genetic architectures of resistance to acute hyperthermia and hypoxia were studied separately in French commercial populations of rainbow trout. Estimates of genetic parameters of resistance traits and genetic correlations with key production traits demonstrate the feasibility of genetic improvement of resistance traits. Genetic determinism of resistance traits is clearly polygenic, but several functional candidate genes were identified. Further studies, using six isogenic lines characterized for their resistance to acute hyperthermia or hypoxia, showed that these resistances seem to be globally stable traits with fish age, and that genetic links between resistance to acute hyperthermia and resistance to acute hypoxia are tenuous. The same six isogenic lines were phenotyped for behavioral and physiological parameters before or after moderate hyperthermic stress. Their activity levels were positively correlated with resistance to acute hyperthermia, and negatively correlated with resistance to acute hypoxia. Lines resistant to acute hyperthermia seem to have a different energy allocation strategy compared to sensitive lines during temperature increase. These results open up new possibilities for understanding the mechanisms underlying resistance traits.