Régulation neuroendocrinienne et cellulaire

Régulation neuroendocrinienne et cellulaire

Problématique de maturité sexuelle précoce:

La maturité sexuelle précoce est un phénomène qu’on rencontre fréquemment chez les salmonidés à cycle de reproduction annuel; elle peut survenir à différents âges suivant les espèces et reste un défi pour l’industrie aquicole. Cependant cette précocité de la reproduction est généralement plus fréquente chez les mâles que chez les femelles. Au sein d’ une même cohorte on peut observer une bi-modalité dans la taille et dans l’atteinte de maturité sexuelle (Heath et al. 1996; Duston et al. 2003). Lors de la maturation sexuelle, avant le frai , on observe une réduction de l’ alimentation et une réduction du taux de croissance des mâles chez l’ omble chevalier (Tveiten et al. 1996). Ainsi, les juvéniles qui maturent précocement peuvent se voir contraints à investir de façon importante dans la reproduction au dépend de leur croissance. En aquaculture ce phénomène de maturité sexuelle précoce est bien connu. Il est le plus souvent associé à une réduction de la taille des individus précocement et ses méfaits sur la production commerciale restent un défi majeur pour l’industrie aquicole (Heath et al. 1996). En aquaculture, la taille adéquate pour la commercialisation, mais aussi la qualité de la chair, sont des critères importants. Donc, comprendre et contrôler l’apparition de maturité sexuelle précoce est un des obj ectifs majeurs pour cette industrie.

Biologie du genre Salvelinus:

Sept genres et 44 espèces constituent la grande famille des salmonidés en Amérique du Nord et sont connus pour leur remarquable plasticité phénotypique (Burr et Mayden 1992). Plusieurs raisons expliquent l’intérêt pour la biologie des ombles, particulièrement leur capacité à occuper des environnements aquatiques divers incluant à la fois les eaux douces et les eaux marines (e.g. Magnan et al. 2002). Les ombles présentent souvent deux formes au sein d’ une population: des individus résidents qui passent tout leur cycle de vie en eau douce et des individus anadromes qui effectuent des migrations reproductives.

Les deux espèces qui nous intéressent plus particulièrement sont l’omble de fontaine et l’omble chevalier. Salvelinus fontinalis (Mitchill) (omble de fontaine) habite les cours d’eaux froides et lacs et a été introduit dans les lacs des hautes latitudes des Montagnes Rocheuses aux États-Unis, au Canada, au Sud de l’Alaska, en Amérique du sud, en Afrique du Sud, en Nouvelle Zélande et en Europe du Nord (Carlander 1969). Salvelinus alpinus (Linnaeus) (omble chevalier) est circumpolaire et les populations anadromes et d’eaux douces sont répandues dans les régions arctiques et subarctiques de l’Amérique du Nord, en Europe et en Asie. Des populations isolées sont retrouvées dans les lacs froids jusqu’au sud de la Suisse, au Québec et au nord de la Nouvelle Angleterre (Carlander 1969).

Importance économique:

L’omble de fontaine constitue la principale production piscicole au Québec. L’omble chevalier a une importante valeur économique et sportive en Amérique du Nord et dans plusieurs pays (Carlander 1969; e.g. Heasman et Black 1998). Le François et al. (2002) ont récemment démontré l’importance économique des ombles en salmoniculture au Québec. Ces auteurs, en se basant sur le cycle vital des espèces, la croissance en eau de mer et l’ amélioration des stratégies de reproduction des stocks, ont montré le potentiel de production des ombles en eau douce. Vu le déclin des ressources piscicoles marines, la salmoniculture semble être un secteur d’avenir qui nécessite d’ être amélioré, particulièrement au niveau de la reproduction pour suppléer le déficit de production. Il apparaît donc nécessaire de comprendre et de contrôler la maturité sexuelle chez les mâles.

Matériel et méthodes:

Matériel biologique:

Les poissons ont été élevés dans les conditions de simulation de photopériode et de température naturelles. L’élevage des poissons a été réalisé dans des bassins circulaires de 250 et 500L. Les ombles ont été nourris, chez les 0+, à raison de 2.5% de leur poids corporel par jour de juin à août et sont passés à 1.5% de septembre à novembre alors que chez les 1 + la ration journalière a été de 1 % de leur poids corporel. Les 0+ ont été élevé en eau douce exclusivement et les 1 + à une salinité de 20%0 de maI à aoùt de leur deuxième été. L’utilisation de ces différents groupes familiaux se justifie par des résultats antérieurs du laboratoire: chez les hybrides AR une maturation sexuelle précoce de 100% a été trouvée à 1 +, ce qui laissait présager la possibilité de maturité sexuelle précoce à 0+. Chez les AA, le pourcentage de maturité sexuelle précoce à 1 + était beaucoup plus faible, tandis que pour les ombles chevaliers, il n y a jamais eu de maturité sexuelle précoce dans les élevages effectués à Pointe-au-Père. Nous espérions ainsi obtenir différents groupes expérimentaux montrant des caractéristiques différentes d’atteinte de maturité sexuelle.

Échantillonnage:

L’échantillonnage a été réalisé du mois de mai 2004 au mois de novembre de la même année. Tous les prélèvements se sont déroulés entre 9:00 et 13:00 afin d’éviter des biais liés aux cycles circadiens des hormones circulantes. À chaque mois, l’échantillonnage pouvait s’étaler sur 3 à 4 jours. L’échantillonnage des individus âgés de moins d’ un an (0+) n’a débuté qu’au mois de septembre à cause de leur trop petite taille pour les prises de sang avant l’automne. À partir de septembre, l’ensemble des échantillonnages mensuels s’étalait sur 5 à 6 jours.

Méthode de prélèvement:

Les animaux ont été anesthésiés au MS-222 (0.8g/5L) jusqu’à l’ arrêt des battements operculaires, puis ont été pesés et mesurés (longueur à la fourche). On a ensuite fait une ponction au niveau de la veine caudale à l’ aide de seringues stériles héparinées (héparine d’ammonium). Le volume de sang prélevé était étroitement lié à la taille de l’individu échantillonné, il pouvait varier entre 0.1 et 1 ml par individu. Le sang a été immédiatement transféré dans des tubes à centrifugation (volume 1 ml), centrifugé à 3500g pendant 3 mn, le plasma a été transféré dans des microtubes, déposé sur la glace sèche, puis transféré à -80°C. Pour chaque individu la gonade droite a été directement mise sur la glace sèche jusqu’à la fin de l’échantillonnage. La gonade gauche a été mise dans un flacon contenant une solution de Bouin (acide picrique 0,9%, formaldéhyde 9% et acide acétique 5%) pendant 24 heures. Après 24 heures, les gonades ont été rincées à l’éthanol 70%, puis stockées dans de l’ éthanol 70% pour des études histologiques et immunologiques.

Méthode Radioimmunologique:

La méthode radioimmunologique a été utilisée pour le dosage de la testostérone, les trousses radioimmunologiques ImmuChem Tm Double Antibody de BIOMEDICALS ont été utilisées pour le dosage. Le principe est basé sur la compétition d’un antigène contenu dans l’échantillon avec un antigène marqué à l’aide d’un traceur (l’ isotope radioactif l231 dans notre étude) pour un nombre limité de site d’anticorps (Foote 1999). Un compteur gamma de type Clinigamma (LKM Wallack) a servi pour la mesure de la radioactivité.

Méthode ELISA:

La ll-cétotestostérone a été analysée à l’ aide des trousses ELISA de Cayman Chemical. Le principe du dosage est basé sur la compétition entre la Il-CT et de la Il-CT liée à un conjugué Il-CT -acétylcholinestérase pour un nombre limité d’ anticorps spécifiques de lapin. Les trousses sont calibrées pour des concentrations en picogrammes/mL (10- 12 ) et nous avons donc dû faire des dilutions pour un grand nombre d’ échantillons. Des tests de réactions croisées intra et inter essais ont été réalisés pour la linéarité des dilutions effectuées. Les dilutions ont varié de 1/100 jusqu’à 1/1 0000 permettant ainsi d’avoir des concentrations mesurables par la courbe standard. La dilution des échantillons a été réalisée avec le tampon ElA provenant des trousses.

DISCUSSION:

L’objectif de ce travail était d’étudier sur une base physiologique le phénomène de maturité sexuelle précoce. Pour ce faire nous avons étudié l’apparition de maturité sexuelle chez les mâles d’ombles 0+ et 1 + issus de différents groupes parentaux et comparé les variations des androgènes plasmatiques (testostérone et ll-cétotestostérone), de l’indice gonadosomatique, de l’indice de condition et de l’indice hépatosomatique entre des mâles en maturation versus des mâles immatures. Des différences significatives, pour certains facteurs, ont été observées suivant l’état de maturité sexuelle mais aussi des différences entre ombles de fontaine résidents et anadromes et leurs hybrides réciproques.

La maturité sexuelle précoce a été observée à 1+ chez l’ensemble des groupes étudiés. Les individus en maturation ont commencé leur développement gonadique en juin ou en juillet dépendamment du groupe parental. Cependant, chez les individus âgés de moins d’un an (0+), la maturité sexuelle n’a été observée que chez les hybrides AR et CA avec 2.4% d’occurrence sur l’ensemble des 0+. Les résultats antérieurs obtenus au laboratoire avaient montré une maturité sexuelle précoce de 100% chez les hybrides AR à 1 + et on soupçonnait la présence de maturité sexuelle précoce à 0+ (Bastien et al. soumis). Chez les ombles de fontaine anadromes et résidents de même que chez l’omble chevalier on n’ a pas observé de maturité sexuelle précoce à 0+.

Les facteurs de condition sont plus élevés chez les ombles RR et RA que chez les AA à 1 +, avec aussi des concentrations de testostérone plasmatique plus élevées ; ainsi, des facteurs de condition et des concentrations plasmatiques de testostérone plus faibles pourraient être liés au groupe parental où les individus anadromes par exemple sont supposés explorer d’autres milieux où la nourriture est plus abondante. L’indice de condition augmentant mensuellement chez les ombles immatures 1 +, ce qui n’est pas le cas chez les individus en maturation, ceci pourrait indiquer que la maturation sexuelle empêche l’ amélioration des facteurs de condition chez ces individus, ce qui pourrait aussi être attribué à une dépense supplémentaire liée à la formation du tissu gonadique. Donc on peut suggérer que lors de la maturation une partie de l’ énergie soit allouée à la reproduction plutôt qu’à la croissance des individus. Néanmoins, chez l’omble chevalier, Finstad et al. (2002) n’ont pas trouvé de différence au niveau des lipides somatiques entre les immatures et les individus en maturation et entre les différentes phases de la reproduction. Chez le saumon masu, Koseki et Maekawa (2002) ont montré que l’allocation d’énergie somatique et l’ indice gonadosomatique sont plus faibles chez les mâles migrateurs que chez les tacons arrivés à maturité.

L’ évolution de J’indice hépatosomatique est différente selon le stade de maturité sexuelle chez les ombles de fontaine anadromes à 1 +. Chez les ombles immatures hybrides il augmente généralement à partir de septembre, alors que chez les ombles en maturation sexuelle l’ indice hépatosomatique reste identique chez les RA et RR; cette stabilité pourrait être liée à une implication plus importante du foie au processus de maturation sexuelle, entre autres, le métabolisme, en fournissant du glucose par l’intermédiaire du glycogène qu’ il stocke ou aussi à la synthèse du cholestérol, qui est le principal précurseur des androgènes. Heinimaa (2004) a montré une différence significative du contenu en glycogène hépatique chez les tacons de saumon atlantique qui est faible en juillet et élevé en septembre. Nous avons observé une différence entre les moyennes de l’indice hépatosomatique entre les immatures 1+ (2.67 chez les RA et 1.80 chez les RR en novembre) et les immatures 0+ (1.61 chez les RR en novembre), donc l’âge pourrait être un facteur important.

Conclusion et Perspectives:

Cette étude décrit les différences physiologiques entre des juvéniles (0+ et 1 +) d’omble de fontaines et d’ombles chevalier issus de différents croisements en fonction ou non d’ apparition de maturité sexuelle précoce dans des conditions environnementales identiques. La fréquence de maturité sexuelle précoce est plus élevée chez les ombles résidents et les hybrides RA et plus faible chez les anadromes et les hybrides AR. Le groupe parental est déterminant pour la fréquence de maturité sexuelle à 1 + ce qui pourrait être lié à des traits maternels. L’ apparition de maturation sexuelle est décalée dans le temps entre les deux formes d’ ombles: les résidents et les hybrides RA commençent leur développement gonadique un mois avant les anadromes et les hybrides AR. La maturité sexuelle est présente à 0+ uniquement chez les deux formes d’hybrides CA et AR.

Les facteurs de conditions sont différents entre ombles anadromes et ombles résidents dans des conditions similaires d’élevage. Ils sont plus élevés chez les résidents et les hybrides RA que chez les anadromes et semblent corrélés avec les taux d’ atteinte de maturité sexuelle chez les mâles à 1 +.

Table des matières

INTRODUCTION 
Problématique de maturité sexuelle précoce
Biologie du genre Salvelinus
Importance économique
Maturité sexuelle précoce chez les mâles de salmonidés
Généralités
Facteurs environnementaux
Croissance et héritabilité
Facteurs biotiques
Aspects gonadiques
Organisation fonctionnelle du testicule
Indice gonadosomatique
Modifications cellulaires du testicule
Régulation neuroendocrinienne et cellulaire
Mécanismes de biosynthèse des androgènes
MATÉRIEL ET MÉTHODES 
Matériel biologique
Échantillonnage
Méthode de prélèvement
Analyses de laboratoire
Méthode Radioimmunologique
Méthode ELISA
STATISTIQUES
Normalité
Analyse de Variance (ANOVA)
RÉSULTATS 
Atteinte de maturité sexuelle
L’atteinte de maturité sexuelle chez les 0+
L’atteinte de maturité sexuelle chez les 1+
L’indice gonadosomatique (IGS)
Évolution de l’indice gonadosomatique chez les 0+ immatures
Évolution de l’indice gonadosomatique chez les 1+
Les individus immatures
Les individus en maturation et matures
L’indice de condition
Évolution de l’indice de condition chez les 0+
Évolution de l’indice de condition chez les 1+
Les individus immatures
Les individus en maturation et matures
L’indice hépatosomatique
Évolution de l’IHS chez les 0+
Évolution de l’IHS chez les 1+
Les individus immatures
Les individus en maturation et matures
Les androgènes (testostérone et ll-cétotestostérone)
La testostérone
Les individus immatures 1 +
Les individus en maturation et matures 1 +
La ll-cétotestostérone
Les individus immatures 1+
Les individus en maturation et matures 1 +
DISCUSSION 
CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Télécharger le rapport complet