202 - Pour un développement durable et inclusif des ressources aquatiques du Québec : du fondamental à l’appliqué

La mariculture au Québec est orientée autour des bivalves comme la moule et l’huître. Ce type d’élevage offre un caractère durable, car qu'il ne dépend pas de l'alimentation sur moulée, mais de la matière organique présente dans la colonne d’eau. Les bivalves remplissent donc d'importantes fonctions écosystémiques pour les habitats côtiers. En filtrant le phytoplancton et en accumulant de l'azote et du phosphore, ils éliminent les nutriments du milieu ambiant. De plus, l'aquaculture des bivalves offre une structure d'habitat supplémentaire et une stabilisation du rivage en plus des revenus locaux aux communautés riveraines. Le rôle des bivalves sur la séquestration du carbone reste encore incertain, mais nos recherches récentes démontrent le potentiel extractif des bivalves dans nos systèmes côtiers. Malgré le volet durable de cette activité de production animale, l’aquaculture des bivalves se développe toutefois à un taux de croissance annuel mondial plus faible (3.5%) que celui des poissons (5.7%) ou des crustacés (9.9%), qui eux nécessite l’apport de moulée. Ainsi, à mesure que l'industrie aquacole continue à se développer, sa contribution à la performance économique, sociale et environnementale peut varier en fonction de la diversité des productions pour répondre aux besoins des consommateurs. Cette présentation suggérera des moyens que peut utiliser l’industrie pour continuer son développement dans le système du Saint-Laurent.

L’alarie succulente est une algue brune de l’ordre des laminariales (laminaires) cultivée sur des fermes marines de plusieurs pays de l’Atlantique nord. Cette espèce arctique à subarctique est utilisée dans le secteur alimentaire et en cosmétique. En Gaspésie, la période de fertilité des frondes se situe entre avril et juin et l’augmentation de la température de l’eau durant l’été entraîne la disparition des frondes. Il y a donc un décalage temporel entre la disponibilité des spores au printemps et les opérations d’ensemencement des cordes de culture qui a lieu en septembre. La culture de gamétophytes in vitro durant l’été est une alternative mais nécessite beaucoup de travail. D’autres approches comme la stabulation/conditionnement des frondes en bassins ou l’identification de différences de fertilité intra et inter-régionales ont été explorées et plusieurs pistes de solution ont été identifiées. 

Le but de ce travail a été d’explorer comment l’expression de gènes (transcriptomique) peut apporter des informations utiles dans la gestion des espèces d’intérêt aquacole (omble de fontaine Salvelinus fontinalis) et halieutique (le sébaste Atlantique Sébastes mentella). Un des aspects les plus importants dans la gestion des espèces est la compréhension de la croissance et du métabolisme, et les études au niveau moléculaire peuvent fournir des informations à un niveau de régulation très en amont des effets mesurables au niveau phénotypique. L’un des principaux apports de cette recherche a été de mettre en évidence les différences d’expression de gènes associées à la régulation de la croissance en fonction de la présence ou non de sélection génétique, de la famille et du phénotype chez l’omble de fontaine. Le rôle de certains gènes associés au contrôle de l’appétit et comment leur expression peut être associée à la performance individuelle et familiale est à souligner. Ces outils se sont également révélés utiles pour évaluer l’apport de la régulation hormonale et métabolique pour comparer la boucle de régulation de la croissance du sébaste atlantique, une espèce dont les conditions d’habitat (profondeur, pression, obscurité) sont difficiles à reproduire en milieu expérimental, à l’intérieur d’une vaste zone géographique couvrant l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent.

La bactérie Aeromonas salmonicida sous-espèce salmonicida est un agent pathogène majeur des poissons, l’agent causatif de la furonculose. Le principal moyen employé pour contrer la furonculose est l’utilisation d’antibiotiques. Ces derniers ne sont pas toujours efficaces et contribuent à l’augmentation des gènes de résistance dans la nature. Nous développons actuellement une nouvelle stratégie vaccinale pour prêter main-forte à l’industrie piscicole. Elle se base sur l’utilisation de souches bactériennes atténuées ayant perdu naturellement leur virulence par un traitement thermique. Dans le but de produire une grande quantité de ces souches vaccinales pour leur utilisation par les pisciculteurs, les paramètres de croissance de ces souches sont primordiaux. Bien qu’il soit connu que l’espèce pousse préférentiellement à 18°C avec oxygène, le milieu de croissance idéal et sa conservation n’ont pas été investigués. La présente étude a permis de confirmer qu’un milieu HL5 permet une très forte croissance et une conservation pendant une semaine à 4°C. Avec ces conditions, les facteurs de virulence résiduels présents sur ces souches et qui aideront à l’immunisation espérée des poissons ne sont pas impactés. Ces conditions de culture et d’entreposage seront donc celles utilisées pour la production de souches vaccinales pour une future vaccination par balnéation.

Le pétoncle d'Islande, Chlamys islandica, est un bivalve distribué dans le Nord qui a été sélectionné pour soutenir potentiellement une pêche commerciale durable autour des îles Belcher au profit de la communauté de Sanikiluaq. Ces îles, situées dans la partie sud-est de la baie d'Hudson au Nunavut, sont considérées pour l'établissement d'une zone de protection marine (ZPM) en raison de leur environnement très dynamique et de la diversité de leur flore et de leur faune. Ce projet vise à quantifier et à qualifier C. islandica autour des Belcher à l'aide de caractéristiques morphologiques et physiologiques. De plus, nous cherchons à prédire l'occurrence de cette espèce par rapport aux prédicteurs environnementaux en utilisant une approche de modélisation de niche écologique. Nos méthodes sont principalement axées sur l'intégration des connaissances traditionnelles inuites dans notre modèle et sur la coproduction de notre collecte de données avec le Sanikiluarmiut Qaujimajatuqangit. Notre objectif est de créer un ensemble de données qui facilitera le développement d'une pêche commerciale conforme aux exigences de Pêches et Océans Canada.

Depuis plus d’un siècle, les gestionnaires des pêches doivent composer avec d’importantes fluctuations des populations de poissons exploités. Cette situation est en grande partie due à la grande variabilité du recrutement annuel, c’est-à-dire, la quantité de jeunes qui viennent grossir les rangs d’un stock. De nombreux travaux de recherche ont été menés à travers le monde afin de comprendre les facteurs qui influencent la mortalité des jeunes stades de vie des poissons dans le but ultime de prédire le recrutement annuel. Malgré un volume considérable de travaux, la prédiction du recrutement chez les poissons est encore considérée comme le Saint Graal de la gestion des pêches. C’est à se demander si la recherche sur les jeunes stades de vie est encore pertinente pour les gestionnaires. Lors de cette présentation, nous rappellerons les principales hypothèses relatives au recrutement chez les poissons. Nous présenterons un portrait historique des recherches réalisées sur le sujet et nous donnerons des exemples concrets de travaux sur les espèces marines et d’eau douce du Québec.

Les habitats soumis aux perturbations d’origine anthropiques, tels que les milieux urbains et périurbains, semblent subir des invasions biologiques plus importantes que les milieux naturels. Si les espèces envahissantes semblent profiter des milieux urbains, les mécanismes écologiques facilitant leur introduction et leur établissement sont encore mal connus. Ceci est particulièrement vrai dans les habitats aquatiques, où les espèces envahissantes peuvent nuire aux espèces indigènes exploitées par la pêche. Ainsi, afin d’identifier les habitats préférentiels des espèces aquatiques envahissantes présentes au Québec, nous avons couplé une base de données d’observations de ces espèces à des variables d'utilisation du territoire. Nous nous sommes ensuite intéressés à la condition de trois poissons envahissants en lien avec ces variables. Les résultats ont montré des réactions contrastées entre les espèces, ce qui suggère que les mécanismes écologiques sous-jacents à l’adaptation aux environnements perturbés sous soumis à une variation interspécifique. Nos résultats suggèrent que l’occupation du territoire peut être une information clé dans la planification des programmes de prévention et de surveillance des espèces envahissantes.

L’ubiquité et le caractère insidieux des microplastiques (MP) rendent très complexe l’évaluation des effets potentiels de ce stresseur émergent sur le réseau trophique en général, l’industrie des pêches et de la mariculture en particulier, mais aussi sur la santé humaine spécifiquement. Basé sur le développement d’une unité innovante de contamination chronique en milieu contrôlé, le présent projet avait pour objectif de documenter les impacts potentiels des MP sur les espèces d’intérêt économique et leurs consommateurs, en lien avec la gestion des stocks et la santé publique, respectivement. Les objectifs spécifiques étaient de i) produire des lots de pétoncles géants (Placopecten magellanicus) soumis à une contamination chronique aux MP; ii) évaluer l’impact d’une contamination chronique aux MP sur la physiologie du pétoncle géant; iii) évaluer l’innocuité des pétoncles contaminées sur des consommateurs secondaires (souris BALB/c). En bref, l’unité de contamination chronique développée a permis de produire des lots représentatifs des différents traitements appliqués (témoin, 0.025 et 25 µg/L de MP). Les analyses physiologiques (condition, survie, comportement alimentaire, vitalité) ont montré que les MP ont bien été ingérés par les pétoncles, mais sans effet évident sur l’organisme. Toutefois, les données de l’étude toxicologique suggèrent des changements physiologiques détectables chez les souris ayant consommés des pétoncles contaminés aux MPs.

La résistance aux antibiotiques est un problème croissant globalement. Bien que plusieurs avenues aient été sondées pour attaquer celui-ci, l’influence des bioaérosols, des particules d’origine biologique en suspension dans l’air, sur la dispersion des gènes de résistance aux antibiotiques (ARG) n’a pas encore été clarifiée. Ce projet examine cette question dans le contexte aquacole via l’échantillonnage de l’air d’aquacultures, suivi de l’analyse et de la comparaison des ARG présents dans l’air et dans l’eau de cet environnement. Comme la flore aérienne des aquacultures n’a jamais été caractérisée, il sera possible d’identifier les espèces bactériennes présentes dans l’air aquacole et de les comparer à celles présentes dans les bassins. La bactérie Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida, qui cause la furonculose, une maladie touchant les salmonidés, est utilisée comme modèle. De nombreux ARG ont déjà été identifiés chez cette bactérie, reconnue pour son imposant plasmidome et soupçonnée d’agir comme réservoir environnemental d’ARG. La modélisation de la propagation par l’air de certains gènes d’intérêt a aussi été évaluée en laboratoire, en présence de salmonidés, pour reproduire de façon contrôlée les conditions retrouvées en aquaculture. Ce projet s’inscrit dans une investigation plus large du rôle des bioaérosols dans la dispersion d’ARG dans divers environnements.

Le Golfe du Saint-Laurent (GSL) subit depuis plusieurs années des changements importants menant à une transition des espèces d’eaux froides, comme le flétan du Groenland, vers des espèces d’eaux chaudes comme le flétan de l’Atlantique. Le déclin de certaines espèces constitue une source d’incertitude majeure dans la gestion des ressources halieutiques du GSL. Or, le suivi de ces populations repose actuellement sur des biomarqueurs associés à des défis logistiques complexes et des coûts élevés liés au transport et au stockage des échantillons, dont la qualité dépend souvent d’une chaîne du froid. L'objectif de notre programme de recherche vise à combiner les concepts du microbiome circulant et de biopsies liquides afin de développer de nouveaux biomarqueurs issus d’un échantillonnage simple, peu coûteux, et non-invasif. Dans le domaine médical, l’étude de l’ADN circulant d’origine bactérienne est utilisée comme outil diagnostic et prédictif de l’état de santé d’un individu. Nous avons appliqué pour la première fois ce concept chez des Téléostéens en utilisant une logistique d’échantillonnage basée sur le dépôt d’une goutte de sang sur cartes FTA. Nous rapportons ici nos résultats sur les microbiomes circulant des deux espèces de flétan du GSL. Cette approche permettra de faire progresser nos connaissances sur la santé des stocks de flétans mais aussi, à long terme, de mieux évaluer l’effet des changements naturels et anthropiques sur les populations des écosystèmes marins.

Dans le contexte des futures tendances du réchauffement climatique, prédire comment les organismes répondront est un enjeu majeur. Un des mécanismes pouvant intervenir est la plasticité transgénérationnelle à travers des mécanismes génétiques, mais surtout épigénétiques. L’objectif de ce travail est de vérifier si le régime thermique subi par des géniteurs d’omble de fontaine en période de maturation gamétique; froid ( de 11,5° en Septembre à 3° en Décembre) et chaud ( de 13,5° en Septembre à 5° en Décembre), et celui subi par la progéniture en période de développement embryonnaire et d’alimentation endogène (sac vitellin) ( 5° et 8°) pourront induire des modifications transcriptionnelles des principaux gènes impliqués dans la physiologie, le comportement, la neurobiologie ainsi que la méthylation de l’ADN (le mécanisme épigénétique le plus étudié) chez les alevins en début d’alimentation exogène. Pour chaque alevin, l’ARN du cerveau, du muscle, et des branchies/foie/cœur/ intestin combinés a été extrait. Les profils transcriptionnels du cerveau seront obtenus en utilisant la technologie du séquençage de nouvelle génération (NGS), analysés et comparés entre les différentes conditions thermiques. Les résultats obtenus fourniront des informations de base aux pisciculteurs pour ajuster les schémas thermiques de reproduction et d’incubation avec les tendances du réchauffement chez cette espèce, deuxième en importance pour la production piscicole québécoise.

La dulse est une algue rouge pérenne présente dans les zones intertidales rocheuse de l’Atlantique Nord. Dans l’est du Canada elle fait l’objet d’une cueillette commerciale traditionnelle à la main et est séchée pour le marché de l’alimentation. Comme la demande du marché pour cette espèce augmente et que son prix est relativement élevé, elle fait partie des espèces priorisées par le secteur de l’algoculture. Une des stratégies qui est explorée consiste à utiliser les tétraspores des sporophytes fertiles pour ensemencer des substrats et, après une courte étape de culture en écloserie ceux-ci sont déployés sur des filières d’aquaculture en mer. Sur les cordes de kuralon utilisées jusqu’ici, la densité des spores fixées était insuffisante et des plantules se détachaient des cordes en cours de culture. Le projet présenté ici visait à comparer l’effet de plusieurs substrats de culture différents (p. ex. corde toronnée vs ruban lisse) sur la fixation et la germination des tétraspores ainsi que sur la force d’attachement des plantules.

La mytiliculture a une place prépondérante dans l’économie des régions côtières du Saint-Laurent. Récemment, il y a eu un intérêt croissant au développement d’écloseries de moules afin d’obtenir des moules triploïdes. En effet, il est reconnu que la triploïdie réduit généralement la fertilité, menant à une productivité augmentée. Dans cette étude, nous avons comparé les capacités de reproduction de moules diploïdes et triploïdes. Régulièrement, de mai à septembre 2021, pendant la saison de reproduction, des moules diploïdes et triploïdes ont été échantillonnées sur un site d’élevage. Des mesures d’indice gonadosomatique (GSI) et de volume de gonades (GV) ont été faites sur ces moules. Les résultats ont montré que les moules triploïdes investissaient une partie de leur énergie pour produire des gamètes, mais les moules diploïdes avaient des GSI nettement supérieurs. De plus, les GV étaient plus importants chez les diploïdes et leurs gonades étaient plus matures. Aussi, les moules triploïdes présentaient des signes de résorption des gamètes, suggérant que les gamètes produits pouvaient servir de stockage d’énergie, conférant ainsi un avantage de survie et de croissance aux moules triploïdes. Cette étude montre que, du fait de leur investissement réduit en reproduction ainsi que la résorption de leurs gamètes, les moules triploïdes auraient une productivité augmentée face aux diploïdes, et ce, particulièrement après la première saison de reproduction.

Les cycles glaciaires du Pléistocène sont parmi les événements majeurs qui ont façonnée la variation génétique de la faune et de la flore en Amérique du Nord. La compréhension des processus évolutifs affectant les espèces peut contribuer à leur conservation. L’omble chevalier est un poisson contribuant de façon significative à la sécurité alimentaire dans les communautés inuites. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est de documenter la variation génétique de l’omble chevalier au Canada, nottament en reconstruisant son histoire de recolonisation postglaciaire. Pour ce faire, des échantillons d’une trentaine de sites distribués au Nunavik, au Nunavut et dans les régions environnantes seront séquencés par séquençage de génomes complets, pour tester l’hypothèse que la diversité génétique diminue alors que la charge de mutation augmente dans les populations plus éloignées du refuge glaciaire supposé de l’ouest de l’Arctique Canadien. Les premiers résultats permettent de mieux comprendre l’expansion de la répartition de l’omble chevalier au Canada depuis le dernier maximum glaciaire, ainsi que ses impacts sur le génome de l’espèce.

La diatomée Haslea ostrearia est depuis de nombreuses années étudiée pour son pigment bleu, la marennine. Historiquement retrouvés dans les claires ostréicoles de Marennes d’Oléron (France), ces microalgues et leur pigment sont connus pour être à l’origine du verdissement des huîtres, phénomène d’importance économique reconnue. Les propriétés biologiques (antioxydante, antibactérienne, anticoagulante, antiproliférative) associées à la marennine suscitent beaucoup d’intérêt, notamment en présentant ce pigment comme une alternative à l’utilisation excessive d’antibiotiques de synthèse en aquaculture. La production intensifiée de marennine et son extraction par des méthodes douces restent des freins à sa valorisation commerciale. La mise en place d’un photobioréacteur à membrane immergée (PBRM) a permis de cultiver Haslea ostrearia en concentration élevée, ainsi qu’une extraction semi-continue du milieu de culture riche en marennine. Une étude comparative des performances de différentes souches d’Haslea sp. cultivées en PBRM a été menée, démontrant la robustesse du procédé.

Le système de sécrétion de type trois (SSTT) d’Aeromonas salmonicida est un facteur de virulence important pour le développement de la furonculose chez les salmonidés. Cette maladie entraîne de lourdes pertes économiques dans les piscicultures. Des études antérieures ont démontré que la bactérie pouvait perdre sa virulence lorsqu’elle est cultivée à 25 °C, une température plus élevée que sa température optimale de croissance. En effet, la région du SSTT, situé sur le plasmide pAsa5, est perdue dû à une recombinaison homologue des séquences d’insertion entourant la région du SSTT. Cependant, le mécanisme impliqué dans cette recombinaison reste encore incompris. Dans ce projet, nous avons analysé de façon systématique plusieurs souches d’A. salmonicida de diverses origines sur leur capacité à perdre le SSTT. Par la suite, nous avons identifié certains groupes de souches pour lesquels la délétion du SSTT n’a pas lieu malgré leur exposition à un stress. Une approche en génomique comparative a révélé une corrélation presque parfaite entre la présence d'un groupe de gènes et la susceptibilité de divers groupes de souches à perdre leur SSTT. Ces souches sans SSTT seront ensuite testées sur les poissons afin de déterminer l’efficacité à titre de vaccin contre la furonculose.