208 - Les recherches menées par les diplômés des programmes de biologie de l'UQAR depuis 45 ans

L'Arctique est la région du monde qui subit le plus fortement les effets du changement climatique. La température de l'air y a augmenté de 4°C au cours des trois dernières décennies, soit deux fois plus qu'ailleurs. À terre, le pergélisol, qui contient plus de la moitié du carbone organique des sols de la planète, a amorcé un dégel progressif qui, par l'action des bactéries, devient une source importante de gaz à effet de serre. On observe par ailleurs une densification du couvert arbustif de la toundra qui refaçonne les habitats de la faune arctique. En mer, l'étendue de la banquise estivale a diminué de 40% depuis 1979 et les fleuves arctiques y apportent des quantités croissantes d'eau douce. De nouvelles caractéristiques hydrodynamiques et chimiques émergent. Ces modifications du biotope marin sont susceptibles de bouleverser la structure et le fonctionnement du réseau trophique de l'océan Arctique, et les services écosystémiques qui en découlent. Lors de cette conférence, je présenterai l'état de l'art sur la réponse de l'océan Arctique au changement climatique, et décrirai les approches et outils qui sont actuellement mis de l'avant pour apporter des réponses sur le devenir des écosystèmes marins. Je mettrai l'emphase sur le rôle de la lumière comme l'une des contraintes importantes de la vie sous-marine en Arctique, et sur l'utilisation de méthodes optiques pour l'observation des écosystèmes marins.

Le 6 juillet 2013, un train de 72 wagons transportant 7,679 millions de litres de pétrole brut a déraillé dans le centre-ville de Lac-Mégantic, provoquant un incendie et la catastrophe humaine connue de tous. Ce déraillement a aussi causé un déversement de pétrole dans l'environnement, notamment dans la rivière Chaudière. Au cours de l'été et de l'automne 2013, des équipes ont été mises à pied d'œuvre pour nettoyer le littoral et, autant que possible, le fond de la rivière. Au cours de la même période, plus de 700 échantillons d'eau et 900 échantillons de sédiments ont été prélevés dans le cours d'eau.

En janvier 2014, le ministère du Développement durable, de l'Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques a mis sur pied le comité expert de la rivière Chaudière et lui a confié le mandat de : 1^o préparer un état de situation sur la base des résultats d'échantillonnage de 2013; 2^o identifier les impacts potentiels sur l'écosystème et ses usages et 3^o proposer un plan d'action pour 2014.

Le plan d'action élaboré par le comité expert a été adopté par le Ministère et rendu public le 12 mai 2014. Il vise cinq objectifs et comprend 14 projets. La présentation portera sur la contamination de la rivière Chaudière par les hydrocarbures pétroliers en 2013 et en 2014, sur le plan d'action du MDDELCC face à ce problème, sur les travaux de décontamination réalisés en 2014 et sur les perspectives et projets pour 2015.

Parcs Canada a lancé en 2008 un programme national de surveillance de l'intégrité écologique. Au parc national Forillon, ce programme vise à rapporter sur l'état des trois principaux écosystèmes du parc: l'écosystème forestier (95 %), l'écosystème côtier/marin (2 %) et l'écosystème d'eau douce (3 %). La pertinence de ce programme de suivi basé sur des mesures scientifiques s'illustre concrètement lorsque les résultats qui en découlent servent au développement de projets de recherche appliquée qui orientent les décisions de gestion du parc. Actuellement, c'est le cas pour la mesure de la population d'orignaux (écosystème forestier), la mesure de la dynamique côtière (écosystème côtier/marin) et la mesure de conformité des traverses de cours d'eau (écosystème d'eau douce) pour lesquelles des actions sont en cours afin de maintenir ou de restaurer l'état de ces écosystèmes qui leur sont associés. Ces deux exemples nous serviront donc à démontrer comment l'acquisition de connaissances scientifiques s'intègre dans le cycle de gestion d'un parc national.

Les organismes photosynthétiques constituent la base de la chaîne alimentaire et occupent une place de choix dans la biosphère. Ces organismes sont continuellement exposés à différents stress environnementaux (métaux, pesticides, lumière excessive, carence en nutriments, etc.) et interagissent d'une façon complexe avec l'environnement. Ce sont les réponses physiologiques à ces stress environnementaux que nous cherchons à élucider afin d'améliorer les modèles qui permettent de prédire la toxicité des métaux et des pesticides, de même que les modèles écosystémiques de production de gaz qui affecte le climat de la Terre. Cette conférence se veut un survol de nos découvertes récentes portant sur les interactions entre les plantes/algues et la physico-chimie du milieu. En premier lieu, l'importance des interactions physiologiques entre les métaux et le phytoplancton d'eau douce pour bien prédire la toxicité des métaux chez ces organismes sera soulignée. Deuxièmement, les récentes avancées au niveau des mécanismes de toxicité d'un pesticide, l'imazethapyr, chez la plante Arabidopsis thaliana seront traitées. Troisièmement, le rôle antioxydant et de ballast du diméthylsulfoniopropionate, une molécule ubiquiste chez le phytoplancton marin qui contribue à façonner indirectement le climat de la Terre, sera discuté. Nos résultats démontrent que la recherche fondamentale en physiologie cellulaire va de pair avec la gestion d'un grand nombre de problématiques environnementales.

Le passage de la théorie à la pratique d'un concept de complémentarité des tenures est présenté ici. D'abord, une étude compare les forêts publiques et privées de la région du Bas-Saint-Laurent, qui se partagent à parts égales une même région.

Des différences ont notamment été constatées au niveau de la fragmentation, de l'âge des peuplements ainsi que du type de couvert forestier, qui montrent que l'écart avec la forêt naturelle est plus grand sous tenure privée. Les données d'opérations forestières d'une décennie montrent des « recettes » d'aménagement forestier contrastées qui expliquent les différences dans la structure, en plus d'une création d'emploi considérablement réduite par la mécanisation sous tenure publique.

En bref, les forêts privées et publiques sont différentes, et une expérience de simulation suggère que ces deux modes de tenure peuvent être complémentaires pour que la forêt régionale puisse livrer un éventail plus large des bénéfices attendus par la société.

Dans un cadre professionnel, ces connaissances ont été mises à profit dans la concertation régionale visant l'aménagement écosystémique des forêts telles que l'élaboration de cibles de restauration forestière et la participation aux tables de gestion intégrée. Le rôle du biologiste dans l'exercice de rééquilibrage qui a été nécessaire entre les pôles économique, social et environnemental afin que l'aménagement forestier soit plus durable sera décrit.

La formation d'un biofilm bactérien est un phénomène commun à la majorité des matériaux en présence d'humidité et de microorganismes, plus de 99 % des bactéries adoptant ce mode de vie. Les biofilms peuvent être définis comme des populations microbiennes adhérées entre elles ou à des surfaces ou des interfaces recouvertes par une matrice extracellulaire. Cette adhésion leur confère un microenvironnement protecteur contre de possibles attaques de leurs milieux environnants tels que la dessiccation, les rayons UV ainsi que les antibiotiques. Par conséquent, les biofilms microbiens sont omniprésents dans nos environnements proches et sont responsables de nombreuses maladies humaines ainsi que d'infections liées à l'utilisation de matériels médicaux. Toutefois, dans les environnements aquatiques, selon les espèces concernées et l'attachement des organismes, les biofilms peuvent représenter une nuisance pour le milieu tel que la détérioration prématurée des surfaces métalliques ou un bénéfice en servant de ressource nutritive pour d'autres organismes aquatiques tels que les larves de mollusques et de poissons. Tandis que dans les milieux côtiers, les biofilms sont nécessaires au maintien des sédiments face aux forces d'érosion hydrodynamiques. La question peut se poser au sujet de ces deux problématiques antagonistes : est-ce que le biofilm bactérien devrait être éradiqué ou conservé?

Avec l'augmentation de la population mondiale, le traitement efficace des eaux usées devient une préoccupation majeure de nos sociétés, en particulier là où les ressources en eau sont limitées. L'écologie des bassins influence la production primaire et les émissions de gaz à effet de serre (GES) par ses effets notamment sur les producteurs et consommateurs de GES dans les boues et la colonne d'eau. Les eaux usées municipales sont de forts émetteurs de GES étant donné leur richesse en matière organique et en nutriments. Cependant, leurs émissions demeurent encore méconnues. Une évaluation juste de l'empreinte de carbone de ces systèmes demande des mesures à différentes échelles pour un processus hautement variable spatiotemporellement, et une bonne connaissance des facteurs qui contrôlent les échanges gazeux dans le contexte actuel des changements climatiques. Les variations spatiotemporelles des concentrations en GES ont été étudiées dans une série de bassins de traitement des eaux usées présentant différents niveaux de performance en Australie de l'Ouest. Les concentrations en GES, les conditions météorologiques, la structure thermique, les mesures de flux à l'aide d'une chambre flottante ainsi que les flux par ébullition nous permettront d'estimer sous quelles conditions les bassins sont une source ou un puits de CO₂ et de CH₄. Ces résultats seront reliés aux caractéristiques physicochimiques et biologiques et à la performance de chaque bassin.

Le croisement réussi entre individus de deux espèces différentes, l'hybridation, a longtemps été pensé comme néfaste pour la biodiversité, surtout chez les animaux. Toutefois des études en évolution ont montré que l'hybridation avait, et joue encore, un grand rôle dans la création de la diversité du vivant. Par hybridation, de nouvelles espèces ayant des caractères nouveaux et pouvant s'établir dans des environnements marginaux et/ou perturbés peuvent se former. Certaines espèces peuvent être remplacées par des espèces hybrides plus adaptées à des environnements en constants changements. C'est les cas de la puce d'eau et un petit poisson (le ventre citron) pour lesquels la variabilité génétique actuelle d'organismes hybrides échantillonnés au Canada permet de mieux comprendre la diversité passée et le destin parfois funeste d'espèces qui les ont engendrées.

Les relations hôtes-parasites fascinent à divers égards: des interactions moléculaires entre protagonistes aux conséquences de leurs associations sur la structure des communautés végétales et animales. Les parasites ont entre autres attributs la prodigieuse capacité de manipuler le comportement de leur hôte à leur propre avantage. Cette aptitude peut prendre plusieurs formes, à diverses étapes du développement de la relation parasitaire, mais contribue essentiellement (i) à favoriser la transmission du parasite d'un hôte intermédiaire vers un hôte définitif et (ii) à diminuer la mortalité causée par les ennemis naturels des hôtes parasités. Je m'intéresse aux changements de comportement induits par les parasitoïdes depuis mes études doctorales. Lors de ce séminaire j'illustrerai deux stratégies d'exploitation du comportement de l'hôte par les parasitoïdes à l'aide de deux modèles biologiques différents : pucerons-Aphidius nigripes et coccinelles-Dinocampus coccinellae. Mes travaux explorent à la fois les mécanismes en cause et la fonctionnalité des comportements induits.

L'estuaire du Saint-Laurent est reconnu pour la diversité de baleines qui y résident ou y migrent pour s'alimenter. La présence simultanée de baleines et de navires se traduit par des risques de collision pouvant conduire à des blessures ou des mortalités. Cette situation a interpellé l'industrie maritime, les ministères et les organismes concernés afin d'élaborer des solutions. Des mesures visant la réduction des risques de collision ont été testées à l'aide d'un simulateur informatique. Les risques de collisions sont calculés en tenant compte de la répartition historique des baleines, de la relation connue entre la vitesse des navires et la probabilité de mortalité d'une baleine en cas de collision, et de la position et la vitesse des navires. Les simulations ont soutenu la prise de décision pour la mise en place de mesures volontaires applicables au passage des navires dans l'estuaire du Saint-Laurent. Elles prévoient notamment un ralentissement à la tête du chenal Laurentien dans le parc marin du Saguenay-Saint-Laurent au large de Tadoussac et elles cernent une zone à éviter en aval de Les Escoumins. Le respect de ces mesures a sensiblement réduit les risques de collision. La somme des expertises réunies, tant dans le domaine du transport maritime, de la conservation du milieu marin que de la recherche scientifique, permet de développer des mesures efficaces pour protéger les baleines tout en tenant compte des contraintes de sécurité et d'efficacité de la navigation.

Les changements climatiques se sont accélérés et intensifiés au cours des dernières décennies, et ce, particulièrement en Arctique. Les animaux arctiques, majoritairement composés d'insectes et d'araignées, n'ont d'autres choix que d'évoluer et de s'adapter à ce nouvel environnement ou de disparaître. On a longtemps pensé que l'évolution des espèces se faisait seulement sur des milliards d'années, cependant de plus en plus de preuves indiquent que les animaux pourraient évoluer en seulement quelques générations, c'est-à-dire en quelques années pour les insectes arctiques. La capacité évolutive des animaux aux changements climatiques récents ne peut donc plus être ignorée. La persistance d'une espèce dans un environnement en grand changement comme l'Arctique dépend donc de sa réponse écologique (changement dans le nombre d'individus par exemple), mais aussi évolutionnaire et des interactions possibles entre ses réponses que l'on appelle dynamiques éco-évolutionnaires. Déterminer quels paramètres ou interactions rendent les espèces plus résilientes aux changements environnementaux rapides est donc une étape importante afin de mieux prédire qui seront les gagnants et les perdants de cette course à l'adaptation et de limiter les impacts de ces changements sur la biodiversité dans les habitats « réchauffés » de l'Arctique.

La conservation du caribou est un enjeu majeur dans toute l'aire de répartition de l'espèce. Pour les écotypes forestier et montagnard, les perturbations anthropiques, telles que les coupes forestières, ont été identifiées comme les causes ultimes du déclin du caribou en lien avec une augmentation de la pression de prédation sur les adultes et les faons. Depuis 2004, mes collègues et moi investissons d'importants efforts à comprendre et clarifier les mécanismes reliant le déclin du caribou et les perturbations de l'habitat. En utilisant un suivi à long terme de différentes hardes de caribou, nous avons mis en évidence différents impacts de l'aménagement forestier et des perturbations associées (p. ex. : routes) sur plusieurs facettes de son écologie, allant du comportement à la démographie. Nous offrons un support à ces conclusions par d'autres études que nous menons sur les principaux prédateurs du caribou (loup gris, ours noir et coyote). Nos résultats établissent des liens robustes entre le déclin du caribou et l'altération des habitats forestiers par le biais d'un comportement mal adapté exprimé par les femelles, et remettent en question certaines des règles encadrant l'aménagement forestier au Québec. Ces résultats suggèrent qu'il est possible d'améliorer concrètement nos pratiques d'aménagement du territoire, d'optimiser nos efforts de conservation et de faciliter le maintien du caribou dans l'aire de répartition de l'espèce, en intégrant ces nouvelles connaissances.

L'apparence est souvent trompeuse. Toutefois, la génétique permet de distinguer même les espèces qui se ressemblent comme deux gouttes d'eau. Parmi ces espèces jumelles, les crevettes d'eau douce du complexe Hyalella azteca sont particulièrement intrigantes. En effet, elles cohabitent souvent dans les lacs alors que la compétition entre des espèces semblables devrait être féroce. Au cours de cette étude, nous avons cherché quels étaient les facteurs expliquant la répartition de ces espèces jumelles dans les lacs du Bas-Saint-Laurent et de la Gaspésie. Nous avons trouvé que ni l'environnement, ni la distance entre les lacs ne permettaient d'expliquer les combinaisons d'espèces observées. Même si les espèces peuvent s'attaquer entre elles, cela ne semble pas jouer un rôle important dans leur répartition sur le territoire. Cela suggère que ces espèces ont des rôles et des besoins qui se chevauchent; toutefois, leur milieu de vie rude minimiserait l'importance de la compétition entre elles.

La migration animale peut générer le couplage spatial d'écosystèmes caractérisés par de fortes différences de productivité primaire. Par exemple, les millions d'oiseaux migrant chaque année à partir de systèmes plus productifs (p. ex.: terres agricoles) vers des systèmes moins productifs (p. ex.: toundra) génèrent un flux massif de nourriture. Cet apport d'oiseaux migrateurs peut affecter la dynamique trophique des écosystèmes toundriques. Dans cette étude, nous avons examiné l'influence de la proximité d'une colonie d'oies migratrices sur la reproduction des renards arctiques à l'île Bylot (Canada). Nous avons ensuite développé un modèle théorique pour prédire la force relative des interactions prédateur-proie vs plante-herbivore en fonction de la disponibilité des subsides (p. ex.: oiseaux migrateurs) pour les prédateurs. Nous avons démontré que la probabilité qu'une tanière soit utilisée pour la reproduction diminue avec la distance à la colonie d'oies. Selon notre modèle théorique, la force relative des interactions prédateur-proie vs plante-herbivore augmente avec la disponibilité de subsides pour les prédateurs. Notre étude démontre que l'apport d'oiseaux migrateurs affecte la réponse reproductive d'un prédateur arctique et que cela peut expliquer la dominance des interactions prédateur-proie en Arctique. Nos travaux illustrent également qu'un des rôles des biologistes est d'arrimer les approches empiriques et théoriques pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes.

Les temps changent, les espèces restent? Cette simple question revient à s'interroger sur la valeur adaptative des phénotypes, mais surtout sur l'effet de l'environnement (et de ses changements!) sur la production de la variation phénotypique. Mais quelles sources de caractères phénotypiques étudier? Par leurs diversités et leurs implications fonctionnelles, les systèmes squelettiques des poissons osseux se prêtent parfaitement à l'étude de la variation phénotypique, avec comme objectif de définir si elle est d'ordre génétique, développementale ou environnementale. À l'aide de poissons modèles de la famille des truites et de la famille des cyprins; en passant par des techniques de coloration tissulaire et de reconstitution volumétrique 3D, mes recherches aident à montrer l'importance du développement et de l'environnement dans la production de la variation phénotypique chez les poissons.

Dans notre monde en plein changement, les territoires urbains, agricoles et industriels empiètent de plus en plus sur nos espaces naturels. Pourtant, il est toujours difficile de prédire l'impact d'un développement résidentiel sur le cours d'eau avoisinant ou encore sur la rivière en aval, par manque d'information sur le sujet. C'est pourquoi dans cette étude nous avons voulu observer l'impact anthropique à l'échelle du bassin versant en prenant en exemple les poissons et les invertébrés du cours d'eau. Pour ce faire, nous avons utilisé des bases de données des ministères de l'Environnement et des Ressources naturelles de l'Ontario. Récoltées selon un protocole standard, ses données font état de la présence des poissons et des invertébrés dans les rivières de l'est de l'Ontario de 1999 à 2013. Ces données ont été comparées aux informations cartographiques disponibles sur le territoire pour des facteurs naturels et anthropiques. Les sites ont été séparés entre références, intermédiaires et impactés pour des fins comparatives. Divers modèles ont été créés afin de relier les variations de la composition des assemblages de poissons et d'invertébrés avec les variables humaines en corrigeant pour les variables naturelles. Une différence significative a pu être trouvée entre les sites, mais il existe trop de variation dans les données pour permettre pour le moment la classification d'un site entre référence ou impacté par ses simples données biologiques.

Les centres hospitaliers du Québec font face à une augmentation des infections nosocomiales depuis quelques années déjà. Ce taux à la hausse est dû en partie au SARM (Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline). Ce micro-organisme vit normalement sur nos parois nasales sans nous causer de tort. Pourtant, lorsque notre système immunitaire est compromis, il peut causer des infections sévères. Généralement, les recommandations québécoises se limitent à l'écouvillonnage du nez, des stomies et des plaies lors du dépistage. Par contre, il existe plusieurs sites dits «non traditionnels» qui pourraient améliorer sa détection. C'est dans ce contexte qu'une étude rétrospective a été menée au CSSSRN du 1^er janvier 2011 au 1^er décembre 2014 à l'aide du logiciel Nosokos afin d'évaluer la sensibilité du dépistage multisites et leur impact sur la transmission du SARM. Les aines, l'anus, les aisselles et la gorge ont été évalués comme sites potentiels. Les statistiques ont été réalisées avec EPI INFO 3.5.4.. Au total, 44 407 cultures ont été prélevées à partir de 91 patients, dont 15% d'entre eux portaient une alerte SARM au dossier. La sensibilité s'élevait à 76 % pour les groupements « traditionnels» et à 72 % pour les groupements «non traditionnels». L'application de la détection multisites dans un centre hospitalier de 240 lits a permis une réduction de 36,7 % des jours-isolements SARM. La détection multisites est donc un outil pertinent en vue du contrôle du SARM nosocomial.

Les rayons UVB induisent la formation de dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPD) sur l'ADN. Les CPD sont réparés lentement et forment les mutations trouvées dans les cancers cutanés. Suite à une exposition chronique aux rayons UVB, certains CPD s'accumulent et persistent dans le génome (CPD résiduels). Donc, nous nous sommes intéressés à leur distribution et aux conséquences de leur présence.

Des fibroblastes dermiques humains ont été soumis à une irradiation chronique, les noyaux métaphasiques ont été étalés sur lame et les CPD révélés par immunocytofluorescence. Leur distribution a été évaluée en comptant et classant les chromosomes avec deux, une ou aucune chromatide endommagée. Une tolérance et une dilution des CPD dans le génome ont été observées au fil des divisions cellulaires. De plus, des résultats préliminaires suggèrent que les CPD résiduels causent une quantité importante d'échanges de chromatides sœurs (SCE), soit une instabilité chromosomique. La quantité de SCE sera comparée chez des cellules irradiées et non irradiées, afin de confirmer que les SCE sont catalysés par les CPD résiduels.

Les études sur la génotoxicité des UV utilisent des doses uniques aiguës de rayons UV, par contre ce modèle ne reflète pas la réalité de l'exposition solaire humaine. De plus, selon les études épidémiologiques les conséquences du soleil proviennent d'une accumulation d'expositions. Donc, mes travaux visent à comprendre les conséquences de l'exposition chronique aux rayons UV.

Au cours de la dernière décennie, les missions océanographiques conduites à l'automne dans la mer de Beaufort et la baie de Baffin ont permis de noter des changements non négligeables pour l'ensemble du réseau trophique dans la biomasse et la production du phytoplancton, ainsi que dans sa composition spécifique.

Ainsi, dans la mer de Beaufort, un environnement jusqu'alors considéré oligotrophe dû à sa forte stratification, la production primaire a augmenté légèrement, passant de 74 mg C m^-2 d^-1 en 2002 à 108 mg C m^-2 d^-1 en 2011. Ce qui surprend en revanche est l'augmentation de la proportion de grosses cellules dans la biomasse, qui semble être due à un remplacement des communautés de flagellés par les diatomées. La diminution du couvert de glace dans cette région, comme indiqué par les données satellitaires, pourrait être responsable de ce changement de communauté.

La baie de Baffin est quant à elle connue pour sa richesse écologique et sa forte productivité. Cependant, un déclin considérable de la biomasse de phytoplancton (de 76 à 26 mg Chl a m^-2) et de sa productivité (de 717 mg C m^-2 d^-1 à 41 mg C m^-2 d^-1) s'est produit au cours de la dernière décennie. De plus, les communautés fortement dominées par les diatomées ont été remplacées par les flagellés. Les variables environnementales responsables de ce changement sont difficiles à cerner et pourraient inclure des modifications dans la dynamique du couvert de glace et des changements dans les apports nutritifs.

La théorie du signal honnête pour la sélection sexuelle suggère que l'ornement du plumage des oiseaux sert d'indice visuel aux potentiels partenaires. Par exemple Guindre-Parker et al. (2013, 2012) relient plusieurs paramètres de l'aile au fitness des mâles chez le Plectrophane des neiges (Plectrophenax nivalis), notamment la taille de l'alula avec les capacités immunitaires et le succès à l'envol, mais aussi la réflectance avec la qualité et la capacité de défense du territoire. Cependant à l'heure actuelle, aucune étude n'a relié la capacité métabolique des individus avec leurs indices visuels. Notre projet vise à faire le lien entre l'ornementation achromatique alaire des Plectrophanes des neiges et les paramètres métaboliques associés à l'endurance au froid et à l'effort physique. Dans ce but, nous avons mesuré la taille et la réflectance de l'alula d'une vingtaine d'individus mâles gardés en volière extérieure à l'Université du Québec à Rimouski. Nous avons ensuite relié ces deux paramètres à la capacité thermogénique maximale hivernale ainsi qu'au taux métabolique maximal à l'effort. En partant de la prémisse que les caractéristiques de l'alula sont représentatives de la qualité des individus, nous prédisons une corrélation positive entre ces caractéristiques et la performance métaboliques individuelle.

L'aquaculture est actuellement perçue comme une solution durable à l'effondrement des pêcheries traditionnelles. Malgré un avenir prometteur, son développement est déjà limité par nos habitudes de consommation. Pour satisfaire notre appétit de poissons carnivores, nous avons développé des élevages dépendant des ressources halieutiques. Nous pêchons du poisson, pour nourrir du poisson. Il est possible de réduire l'ampleur de ce paradoxe en diminuant la quantité de nourriture allouée à un poisson pour le même gain de masse. Le taux de croissance d'un poisson et son efficacité de conversion des aliments sont en partie déterminés par sa capacité digestive. Cette capacité digestive est-elle déterminée par la capacité de synthétiser les enzymes dégradant les protéines (enzymes protéolytiques) ou indirectement par le métabolisme énergétique qui supporte cette synthèse. La croissance compensatoire (CC), qui s'observe après une période de restriction alimentaire, permet d'optimiser le taux de croissance et l'efficacité de conversion. Avant d'intégrer la croissance compensatoire dans les modes de production, il faut toutefois vérifier l'impact de ce mode d'alimentation sur l'état de santé général des poissons. Nous avons utilisé comme indice de santé des marqueurs du stress oxydant. L'avantage de ces marqueurs de stress est qu'ils sont cumulatifs et reflète les conditions de stress vécus par le poisson pendant une période relativement longue.

Les changements climatiques annoncent une augmentation en fréquence et en amplitude des variations thermiques. La température affecte fortement le budget énergétique des homéothermes via la thermorégulation. Une augmentation de la variabilité thermique pourrait donc affecter la performance physiologique individuelle. Grâce à l'acclimatation thermique, les animaux ont la capacité de s'ajuster aux variations de température. Elle pourrait leur permettre de tamponner, jusqu'à une certaine limite, les effets de l'augmentation de la variabilité thermique. Cependant, ces effets sur le patron d'acclimatation sont très peu connus chez les espèces aviaires. Une expérience a été réalisée avec des diamants mandarins (Taeniopygia guttata) pour déterminer si, à la suite d'un changement de température ambiante, des variations thermiques récentes affectaient les ajustements individuels du métabolisme. Des oiseaux ont été gardés pendant 6 semaines soit à une variation thermique rapide, lente, ou stable. Chaque groupe a ensuite été divisé en 2 sous-groupes qui ont été exposés pendant 5 semaines à un traitement thermique stable froid ou chaud, et les paramètres métaboliques (taux métabolique de base; BMR, capacité thermogénique maximale; M_SUM) ont été mesurés hebdomadairement sur chaque oiseau pour évaluer les ajustements métaboliques (taux de changement; amplitude). Les résultats suggèrent que les variations thermiques affectent différemment le BMR et le M_SUM.

Chez les poissons, des conditions de stress imposées à des femelles pendant la maturation sexuelle mènent à une élévation des niveaux de cortisol plasmatique, niveaux qui peuvent se refléter directement dans les oocytes qu'elles produisent. En effet, des facteurs maternels, comme des hormones (cortisol), peuvent être transférés dans les oocytes pendant cette période. Chez certains poissons, le développement des alevins et leur croissance peuvent être affectés par le cortisol d'origine maternelle. Notre objectif est de quantifier l'influence du stress maternel prénatal sur l'expression relative des gènes codant pour les hormones de croissance et leurs récepteurs (NPY, Gh, Ghr, IGF-1 et IGF-1r, IGF-2) chez les premiers stades de développement de l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis). La progéniture de femelles soumises à l'un des quatre traitements suivants a été incubée et échantillonnée: 1) contrôles, 2) simulation de stress chronique par manipulations hebdomadaires, 3) alimentation quotidienne avec de la moulée contenant du cortisol et 4) œufs produits par des femelles contrôles, mais baignés dans une solution de cortisol pendant trois heures avant la fécondation. Entre l'éclosion et la résorption du sac vitellin, une réduction de la croissance a été observée chez les alevins qui provenaient d'une mère soumise à un stress chronique par manipulations hebdomadaires. L'expression des gènes cibles chez les alevins issus de ce groupe et de femelles contrôles sera présentée.

Vivre dans un environnement froid représente un fort défi énergétique pour les organismes endothermes. Le plectrophane des neiges (Plectrophenax nivalis) est un passereau migrateur en déclin qui se reproduit en Arctique et hiverne dans les plaines enneigées et venteuses du sud du Canada. Bien que spécialiste des environnements froids, cette espèce migre vers le « sud » durant l'hiver. Elle reste exposée tout au long de l'année à des conditions relativement rudes connues pour entrainer divers ajustements comportementaux, morphologiques et physiologiques chez la plupart des oiseaux. De ce fait, le plectrophane doit non seulement s'ajuster aux contraintes de la migration, mais aussi à celles liées à l'environnement hivernal froid. Cependant, les ajustements physiologiques adoptés par l'espèce face aux variations climatiques hivernales sont peu connus. Cette étude vise à appréhender ces ajustements grâce à un suivi d'individus captifs en volière extérieure à une échelle temporelle fine. Depuis novembre 2014, nous mesurons aux deux semaines, la performance métabolique (endurance au froid, coûts énergétiques de maintenance corporelle), la taille des muscles impliqués dans le frissonnement ainsi que la masse corporelle, lipidique et maigre d'une vingtaine d'individus. Les données préliminaires démontrent que ces oiseaux, bien qu'ils soient considérés comme champions de l'acclimatation au froid, doivent remodeler considérablement leur physiologie pour faire face aux variations hivernales.

Les routes sont désormais considérées comme une source majeure de perturbations pour la faune. La répercussion la plus observable au quotidien est la mortalité de la faune associée aux tentatives de traversée de la chaussée, soit la mortalité routière. Pour tenter de diminuer ce phénomène, des mesures d'atténuation telles que des passages fauniques ont été développées. La plupart de ces mesures ont cependant été mises au point pour la faune de grande taille. Même si la mortalité routière a de grandes répercussions sur la faune de plus faible taille, à ce jour, peu de travail a été réalisé pour réduire le nombre de collisions. Lors de l'élargissement de la route 175 dans la réserve faunique des Laurentides, 33 passages spécialement conçus pour la faune de petite et moyenne taille ont été construits sous la chaussée. Ces passages sont parmi les premiers de ce type au Québec. Notre étude examine l'efficacité de ces passages afin de réduire la mortalité routière de la petite et moyenne faune tout en évaluant les caractéristiques du paysage et de la route qui peuvent influencer l'emplacement des mortalités.

Dans le but d'évaluer la place de la langue française dans les publications scientifiques en Amérique du Nord, nous avons analysé vingt-sept périodiques canadiens bilingues en sciences de la vie entre 1989 et 2012. Ces articles étaient tous répertoriés dans la banque de données Web of Science^TM et ont été soumis à une évaluation par les pairs avant publication. Le nombre d'articles (120 665 au total) en langue française et anglaise de même que leur nombre de citations ont été recensés. Les articles en français représentaient 1,89 % des publications. Une baisse notable est de publications françaises est toutefois notée. Le pourcentage des publications en langue française est passé de 2,63 % pendant les cinq premières années de l'étude à 1,62 % pendant les cinq dernières avec une chute majeure à partir de 1997. L'affiliation des auteurs est 57 % canadienne et 20 % française. Le taux de citation est très inégal, les articles en anglais étant toutefois cités en moyenne 2,93 fois plus que les articles en français. Les périodiques « Revue Canadienne du Vieillissement » et « Revue Canadienne de Santé publique » sont ceux ayant le pourcentage le plus élevé d'articles en français alors que « Genome » et « Revue Canadienne de Science Animale » ont les proportions les plus faibles. L'usage du français dans les publications scientifiques en science de la vie semble voué à demeurer marginal et si la tendance se maintient…

Une quantité imposante de données et d'informations sur l'ensemble du Saint-Laurent est récoltée régulièrement par divers organismes de recherche, universités, groupes communautaires et citoyens. Ces données ne sont toutefois pas toutes sous une forme compréhensible et utilisable par d'autres individus ou organisations et leur existence n'est souvent simplement pas connue. Afin d'assurer que les données issues de la recherche profitent à la communauté scientifique et aux collectivités et qu'elles soient réutilisées et valorisées, elles doivent être mise en forme et facilement accessibles.

Pour que l'observation et le suivi du Saint-Laurent soient efficaces et valables, ils doivent utiliser la connaissance des recherches scientifiques et des bases de données existantes. L'accès à des données scientifiques de qualité en temps opportun et provenant d'un vaste réseau de producteurs en appui à la science constitue le fondement de la prise de décision, autant en recherche qu'en gestion des ressources. Il permet une optimisation des coûts, une réduction des duplications facilite les collaborations et, par-dessus tout, il fait connaitre le savoir et les expertises de notre communauté scientifique.

Cette ouverture fait partie de la vision et de l'approche de l'Observatoire global du Saint-Laurent soit de favoriser le partage et la découverte de données à travers des applications Web conviviales. Détails à http://ogsl.ca.

Le vieillissement est caractérisé par une détérioration progressive de l'homéostasie des tissus et des réserves fonctionnelles des organes. Le cumul des dommages cellulaires y joue un rôle rendant difficiles le renouvellement cellulaire et la régénération de tissus endommagés via les cellules souches. Dans des cellules progénitrices (MPCs) de souris ERCC1-Déficiente (vieillissement accéléré), la résistance au stress oxydatif, la prolifération et la différenciation sont altérées. Des injections de (WT)-MPCs retardent l'apparition de pathologies (effet paracrine impliquant l'angiogenèse). Les MPCs de la souris Zmpste24 (Hutchinson-Gilford) ont montré les mêmes troubles (prolifération/différenciation) que celles de souris naturellement âgées. Ils ne leur sont donc pas spécifiques. La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) caractérisée par un déficit de dystrophine dès la naissance a été étudiée. La faiblesse musculaire apparait avant 7 ans avec l'épuisement des MPCs. La baisse graduelle du potentiel myogène des MPCs en réduit la régénération. La DMD est un modèle de vieillissement locomoteur prématuré avec un dysfonctionnement potentiel des MPCs. Les souris dKO (DMD) montrent des changements dégénératifs dans les tissus musculo-squelettiques. Les problèmes associés aux MPCs des dKO dépendent de l'âge et ne leur sont pas spécifiques puisque d'autres cellules souches semblent affectées. L'épuisement des cellules souches joue un rôle dans le vieillissement et certaines maladies.

Je m'intéresse à l'étude des mitochondries, plus particulièrement aux adaptations et à l'évolution des génomes mitochondriaux. Mes recherches portent présentement sur l'exception à la règle de l'hérédité strictement maternelle de l'ADN mitochondrial (ADNmt) chez les animaux, c'est-à-dire le système de la double transmission uniparentale de l'ADNmt chez les bivalves (système DUI). Ce système atypique est caractérisé par la présence de deux ADNmt distincts : un ADNmt transmis par les mâles, qui est retrouvé dans les mitochondries des spermatozoïdes, et un ADNmt transmis par les femelles, présent dans tous les tissus chez les femelles, et dans les tissus somatiques chez les mâles. Récemment, nous avons découvert que les mitochondries de bivalves ont deux gènes supplémentaires, un dans les mitochondries « femelles » et un dans les mitochondries « mâles ». Ces gènes supplémentaires fabriquent des protéines dont on ne connait pas encore le rôle, mais qui ne sont pas liées à la production d'énergie comme les autres protéines codées par l'ADNmt. Les résultats suggèrent qu'ils pourraient avoir un rôle dans la détermination du sexe, faisant ainsi des bivalves les seuls animaux connus avec un système de détermination du sexe qui impliquerait les mitochondries. Afin de mieux comprendre la fonction du système DUI et de déterminer le rôle des nouveaux gènes mitochondriaux chez les bivalves, mon équipe utilise une approche intégrative qui combine les sciences ‘omiques' et la physiologie.

Mes études à l'Université du Québec à Rimouski m'ont mené à la recherche dans le domaine de la physiologie évolutive. Mon laboratoire s'intéresse aux déterminants de la diversité énergétique associée à la locomotion, ainsi qu'aux conséquences au niveau des phénotypes métaboliques du tissu musculaire. Je présenterai comment la diversité morphologique affecte le taux métabolique lors du vol chez les abeilles. Entre autres, l'effet de la taille corporelle sur le taux métabolique et les variables fonctionnelles expliquant l'allométrie du métabolisme seront discutés, entre espèces et au sein d'une même espèce. Les conséquences de variation du taux métabolique demandent des ajustements de la physiologie cellulaire des muscles du vol. L'activité d'enzymes du métabolisme énergétique semble avoir évolué de façon corrélée au taux métabolique. Les patrons de variation intraspécifique démontrent les mêmes associations fonctionnelles. Les espèces diffèrent également au niveau de la composition membranaire, ce qui soulève l'importance du lien entre la taille corporelle, le taux métabolique et les phospholipides membranaires. Finalement, les hyménoptères présentent un modèle unique afin d'étudier la diversité et l'évolution du métabolisme mitochondrial. En somme, cette présentation donnera un survol de nos études intégrées sur l'évolution du métabolisme énergétique, couvrant des études comparatives à la variation interindividuelle, de l'animal entier au métabolisme mitochondrial.

L'hyperactivité de la migration est l'appellation consacrée par les physiologistes pour décrire l'état dans lequel se trouvent les oiseaux migrateurs lors du grand départ. Les oiseaux migrateurs sont alors caractérisés par un état de stimulation contrôlé par une suite de sécrétions hormonales provoquant alors une prise alimentaire excessive (hyperphagie) et un temps de vol élevé. Dans cette présentation, je me demande comment les oiseaux migrateurs s'accommodent de cette prouesse physiologique en quantifiant le budget énergétique et le budget de temps d'un oiseau plongeur (Somateria mollissima) en migration. Pour ce faire, j'ai utilisé des consignateurs de données, à canaux multiples, implantés dans la cavité abdominale d'oiseaux sauvages pour une année complète. Les résultats confirment la formidable augmentation de la dépense énergétique associée avec l'hyperphagie et les vols migratoires. Par contre, suivant une analyse avant-pendant-après (la migration), les résultats démontrent également que cette dépense accrue d'énergie est associée avec une réduction du rythme cardiaque lors des périodes d'inactivité, le tout étant probablement le fruit d'un phénomène de compensation comportementale.

Le récepteur CB1 est un important modulateur de la physiologie et des fonctions du cerveau. Ce récepteur est activé par les cannabinoïdes, tel le tétrahydrocannabinol (THC) qui est le principal composé actif du cannabis. De plus, les cannabinoïdes endogènes, produits par nos propres cellules, sont bien connus pour réguler une panoplie de processus physiologiques, incluant le métabolisme, la transmission synaptique et la mémoire. Depuis les années 1960, on croyait que ce récepteur n'était présent qu'au niveau de la membrane plasmique. Or, nos travaux récents ont démontré que ce récepteur se trouve aussi dans les membranes mitochondriales (mtCB1). Nous avons donc travaillé à comprendre l'impact du mtCB1 sur la physiologie du cerveau. L'activation du mtCB1 entraîne une cascade d'événements biochimiques directement à l'intérieur des mitochondries, ce qui a pour effet de diminuer le métabolisme mitochondrial et la production d'ATP (le carburant énergétique de nos cellules) par celles-ci. Par la suite, nous avons développé différents outils pharmacologiques et génétiques bloquant spécifiquement ces effets. Ces outils ont permis de démontrer que l'activation du mtCB1, suite à une intoxication au THC, altère la transmission synaptique entre les neurones de l'hippocampe, ainsi que les capacités de mémorisation. L'ensemble de ces travaux ouvre une nouvelle voie dans le domaine des neurosciences, en démontrant l'importance des mitochondries dans la régulation des fonctions cognitives.

La mitochondrie est au cœur du développement de plusieurs maladies telles que le diabète, les maladies cardiovasculaires et neurodégénératives. Cet organite produit l'énergie cellulaire par un processus nommé phosphorylation oxydative (PHOSOX). Pour comprendre le rôle de la PHOSOX dans le développement de ces pathologies, il est important de déterminer l'étape limitante de ce processus. Une particularité du cœur et du muscle squelettique des humains adultes est que la capacité de la PHOSOX est principalement contrôlée par le système de phosphorylation. Chez les bébés et les jeunes enfants, ainsi que les modèles animaux couramment utilisés (rats et souris), le contrôle provient plutôt du système de transport des électrons. Par l'étude des trois composantes du système de phosphorylation dans le muscle de patients de différents âges, nous avons démontré qu'une des composantes du système de phosphorylation, l'adénine nucléotide translocase (ANT, isoforme ANT2), est responsable de cette limitation de la PHOSOX chez les adultes. Un modèle animal partageant avec l'humain cette rare caractéristique de limitation de la PHOSOX par le système de phosphorylation a récemment été découvert dans mon laboratoire. Ce modèle nous permet maintenant de tenter des avenues possibles de modulation du système de phosphorylation. Identifier et cibler l'étape limitante de la PHOSOX chez l'humain constitue la base d'une approche efficace pour le traitement de pathologies affectant la mitochondrie.

Vivre dans un environnement froid représente un défi énergétique considérable pour les organismes endothermes. Les contraintes associées à ces conditions nécessitent une panoplie d'ajustements qui prennent la forme de changements comportementaux, de transformations morphologiques ou d'ajustements physiologiques. Chez les oiseaux, la thermorégulation est étudiée depuis les années 50 et on connaît relativement bien les ajustements physiologiques apparaissant en réponse aux variations climatiques saisonnières. Cependant, à une échelle temporelle plus fine, par exemple au sein d'un hiver, les connaissances sur la capacité d'ajustement aux variations de température sont très limitées. Au cours des dernières années, nous avons étudié les ajustements phénotypiques en réponse aux variations de température chez plusieurs espèces de passereaux, à la fois en conditions naturelles et expérimentales. Au cours de cette présentation, je ferai un survol de nos travaux récents sur la capacité de réponse aux changements rapides de température chez les passereaux résidents et migrateurs et je présenterai les mécanismes physiologiques impliqués dans ces ajustements.

Les euphausides jouent un rôle trophique primordial dans les écosystèmes marins les plus productifs au monde. Ces organismes sont reconnus pour leur migration verticale nycthémérale, laquelle peut être limitée par la présence et l'expansion des zones de minimum d'oxygène (ZMOs). Pour prédire l'impact possible de l'expansion latitudinale des ZMOs, plusieurs indicateurs de métabolisme oxydant on été comparés chez six espèces à différentes latitudes du Pacifique Oriental, endémiques et non-endémiques aux ZMOs, en considérant leur variabilité saisonnière. Ces indicateurs ont confirmé une limitation des capacités physiologiques de Nyctiphanes simplex (subtropicale Nord) et Euphausia pacifica (tempérée Nord) en conditions d'hypoxie. Deux espèces endémiques aux ZMOs, Euphausia mucronata (tempérée Sud) et Euphausia eximia (tropicale), ont montré une activité élevée de la glutathion-S-transferase par rapport à N. simplex et E. pacifica ce qui contribuerait à leur tolérance pour l'hypoxie. Les mêmes analyses ont été effectuées sur l'espèce de l'Antarctique, Euphausia superba, adaptée à un environnement froid et relativement riche en oxygène. E. superba réagit à de fortes intensités d'hypoxie et augmente l'expression des gènes encodant la citrate synthase et la superoxide dismutase après 6 h d'hypoxie (4 kPa O₂), ce qui pourrait la préparer à la ré-oxygénation. Toutes les espèces étudiées ont démontré différentes stratégies face à l'hypoxie, étroitement liées avec leur habitat.

La faune est une richesse collective pour les Québécois, tant d'un point de vue socio-économique que culturel. Les activités de chasse, de pêche et de piégeage génèrent plus de 15 millions de jours d'activité au Québec et des dépenses annuelles de 1,6 milliard $, sans compter les activités d'observation. Le MFFP a pour mission de veiller à la conservation de la faune et de favoriser la création de richesse par la mise en valeur des ressources fauniques. Le rôle du chercheur au MFFP est de s'assurer d'avoir les meilleures connaissances possible afin d'être en mesure de prendre des décisions de gestion éclairées. Dans un environnement en plein changement, il doit être à l'affût des problématiques émergentes et des nouvelles menaces qui pèsent sur les espèces, et saisir les opportunités de partenariat scientifique et financier aux fins de l'élaboration de projets de mise en valeur faunique. À partir d'exemples concrets, je démontrerai comment les recherches appliquées sur la faune et ses habitats contribuent à améliorer la gestion des différentes espèces sauvages au Québec.

Cette présentation exposera de manière très concrète comment des études en sciences biologiques peuvent mener à une carrière de travailleurs humanitaires au sein de la Croix-Rouge internationale.

En retraçant les notions, les valeurs et les approches théoriques propres au diplôme en biologie, et spécifiquement celui offert à l'Université du Québec à Rimouski (UQAR), l'auteur souhaite illustrer comment ces paramètres pédagogiques peuvent être à la source des motivations professionnelles et du leadership nécessaire à une carrière de travailleurs humanitaires.

Spécifiquement, l'approche « récit de vie » souvent employée en ethnographie et en anthropologie sera préconisée afin d'utiliser le témoignage comme une étude de cas. Ce récit de vie, c'est-à-dire l'analyse des principales étapes qui ont structuré sa démarche professionnelle, l'auteur mettra en valeurs certains parallèles entre la biologie et l'action humanitaire internationale. Notamment, comment la biologie fait-elle émerger le développement d'un système de valeurs, ainsi que les notions de coopération et de compétitions qui sont tout autant nécessaires à qui exerce la profession d'humanitaire. Cette présentation s'inscrit donc parfaitement dans le thème du colloque à savoir « Quels sont les rôles et les responsabilités des biologistes dans la société d'aujourd'hui et demain? »

La construction de réservoirs hydroélectriques modifie l'environnement à différents niveaux et est teintée par les enjeux sociopolitiques du développement du secteur énergétique. Dans cette présentation, nous discuterons de trois dossiers reliés à la mise en eau des réservoirs, soit l'augmentation des teneurs en mercure dans les poissons, les émissions de gaz à effet de serre en comparaison avec d'autres filières de production d'énergie ainsi que de l'évaporation d'eau des réservoirs. Nous présenterons l'importance du rôle du spécialiste (biologiste ou chimiste) à bien documenter ces enjeux et son rôle charnière entre le volet technique et le volet sociopolitique. Nous discuterons également de l'aspect crucial des communications scientifiques dans le monde des affaires, une grande partie du rôle du biologiste et de son influence dans la prise de décisions y sont associés.

La science nous démontre chaque jour que l'homme moderne agit à contresens de la nature, que ses agissements ont des répercussions importantes sur son milieu et son espèce, qu'il s'en rend compte et qu'il sait comment corriger le tir. Pourtant, il continue sa course vers des lendemains moins verts, économiquement moins soutenables et socialement moins viables. Il devient donc important d'agir pour inverser la tendance. Mais comment faire?

Les sciences biologiques nous informent sur les mécanismes fondamentaux qui assurent le fonctionnement des systèmes vivants. Elles nous sensibilisent aussi à l'importance du maintien de leur intégrité pour en garantir la pérennité. La clé du succès de nos actions réside donc dans notre aptitude à respecter ces mécanismes et à les imiter de façon cohérente et intégrée dans toutes nos sphères d'activité. Dans cette perspective, les biologistes seraient particulièrement bien positionnés pour faciliter notre évolution vers un mode de vie plus durable.

Partant de ce principe, depuis une dizaine d'années, trois biologistes se sont donnés comme mission d'initier des changements de comportement au sein de notre société. Ils travaillent à élaborer et à tester in situ des modèles susceptibles d'aboutir à un développement plus durable de nos communautés. Ils mènent des expériences grandeur nature incluant des paramètres socio-économiques et écologiques, et en recueillent les enseignements. Les réflexions tirées de ces expériences vous sont ici présentées.