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Quoi de neuf doc? Comment les scientifiques élaborent des graphiques de santé pour les populations de poissons

Article de revue: La Rosa et coll. (2020) Rapport carbone: azote comme indicateur de la teneur et de l'état des lipides non polaires des tissus chez le bar noir Centropristis striata le long du Middle Atlantic Bight Marine Biology (2020) 167: 77 https://doi.org/10.1007/s00227-020- 03688-9

La santé, une préoccupation émergente, pour nous et la faune

De plus en plus, la santé et le bien-être occupent une place centrale dans notre vie quotidienne. Nous sommes souvent confrontés à un large éventail de façons d'évaluer notre santé: de la mesure de notre poids, de notre indice de masse corporelle, de notre taux de cholestérol à la glycémie, pour n'en nommer que quelques-uns, les médecins ont souvent donné des conseils sur la façon de mener une vie saine. Et pour nous, la santé est essentielle à notre gagne-pain, à notre travail et à prendre soin de nos familles.

Tableau de santé que beaucoup d'entre nous connaissent. Crédit photo: https://www.publicdomainpictures.net/en/view-image.php?image=164004&picture=doctor

Tout comme nous sommes nombreux à suivre notre santé avec Fitbits ou autre, les scientifiques marins cherchent constamment des moyens de suivre la santé des populations de poissons. Les populations de poissons peuvent subir des changements dans leur état de santé général en raison de plusieurs facteurs, notamment l'altération de l'habitat, la pollution et les espèces envahissantes. Souvent, les chercheurs tentent de déterminer l'adéquation d'un habitat pour une espèce de poisson, et ils peuvent le faire en comptant le nombre d'organismes proies différents ou en surveillant la qualité de l'eau. Cependant, les scientifiques veulent souvent mesurer la santé des poissons eux-mêmes dans différents habitats.

Comment les scientifiques surveillent-ils la santé des populations de poissons?

Les mesures courantes que les scientifiques prennent sur les poissons comprennent la longueur et le poids, qui peuvent fournir des informations sur la disponibilité de la nourriture, l'âge et l'état de reproduction du poisson. Cependant, il existe d'autres mesures plus informatives de la santé des poissons. Idéalement, les poissons sains ont des niveaux élevés de lipides ou de graisses, car ceux-ci sont présents dans les aliments hautement nutritifs. Ces graisses sont stockées dans différents tissus du poisson, y compris le foie et les tissus musculaires, où les graisses peuvent être transportées vers différentes parties du poisson pour fournir l'énergie nécessaire à long terme, y compris la migration, l'hivernage et la reproduction. Ces caractéristiques sont importantes pour soutenir les futures générations saines de la population. À leur tour, des populations de poissons saines aident à maintenir l'équilibre des réseaux trophiques marins et fournissent de la nourriture et des revenus aux communautés côtières locales qui dépendent de la pêche pour leur subsistance.

Dans un monde idéal, les scientifiques mesureraient les quantités de tous les différents lipides présents à l'intérieur d'un poisson, car cela peut fournir l'équivalent d'un tableau de santé pour le poisson. Malheureusement, la mesure des lipides est coûteuse et nécessite de longues heures en laboratoire pour traiter les échantillons. Cela rend difficile pour les scientifiques lorsqu'ils souhaitent mesurer la santé des poissons à partir de divers endroits, habitats ou saisons.

L'étude

Pour savoir si une métrique moins chronophage pourrait être un bon substitut aux lipides, La Rosa et ses collègues du Chesapeake Biological Laboratory, University of Maryland Center for Environmental Science ont mesuré les rapports carbone / azote (rapports C: N) dans les tissus de bar noir (Centropristis striata).

(Image en vedette) Bar noir nageant près d'un récif. Crédit photo: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Black_sea_bass_at_Gray%27s_Reef_National_Marine_Sanctuary_in_Georgia.jpg

Les rapports C: N mesurent la quantité de carbone par rapport à l'azote dans un échantillon de tissu. Parce que les lipides ont tendance à contenir beaucoup d'hydrocarbures riches en carbone mais peu d'acides aminés riches en azote (qui sont les éléments constitutifs de protéines telles que l'ADN), un rapport C: N plus élevé dans un certain tissu peut être un bon indicateur de la teneur en lipides.

Dans leur étude, les chercheurs ont analysé les ratios C: N dans les tissus musculaires et hépatiques du bar noir collecté sur la côte du New Jersey, du Maryland et de la Caroline du Nord. Ils ont choisi d'étudier le bar noir car c'est une espèce commune qui vit dans l'océan Atlantique, où il joue un rôle central dans la chaîne alimentaire. Cette espèce est également une cible de la pêche commerciale et récréative; en fait, le bar noir capturé à l'état sauvage aux États-Unis est un bon choix pour les fruits de mer car les populations sont gérées de manière durable (NOAA).

Carte de la zone d'étude, surlignée en bleu, qui s'étend sur la côte du New Jersey, du Maryland et de la Caroline du Nord. Photo modifiée via: NOAA http://www.nefsc.noaa.gov/nefsc/publications/crd/crd0211/images/f21.gif

De retour au laboratoire, les chercheurs ont prélevé des échantillons de muscle de la partie supérieure de chaque poisson, près de la nageoire dorsale, ainsi que du foie. Après avoir recueilli ces derniers, les tissus ont été séchés dans un four, broyés en une poudre fine et analysés pour les ratios C: N à l'aide d'un analyseur élémentaire, un instrument qui peut détecter et mesurer la quantité de carbone et d'azote dans l'échantillon analysé. Les lipides ont été extraits du poisson à l'aide d'une série de colonnes en verre contenant des produits chimiques spéciaux qui séparent les différents types de lipides.

Échantillons de bar noir en préparation pour la dissection des tissus musculaires et hépatiques par l'auteur principal La Rosa. Crédit photo: Ginni A. La Rosa-Ponsini et Dr Ryan Woodland.

L'auteur principal La Rosa place le muscle du bar noir disséqué et le tissu hépatique dans un four de séchage. Crédit photo: Dani Quill.

Après avoir analysé leurs échantillons, les auteurs ont utilisé des modèles statistiques pour former une équation décrivant la relation entre C: N et la teneur en lipides dans les tissus musculaires et hépatiques des poissons. Les chercheurs s'attendaient à ce que la teneur en C: N reflète celle de la teneur en lipides.

Qu'ont-ils trouvé?

Les auteurs ont constaté que les rapports C: N dans le muscle du bar noir et le tissu hépatique augmentaient à mesure que la teneur en lipides augmentait. Cette relation positive signifiait que C: N semblait prometteur en tant qu'outil permettant aux scientifiques d'estimer l'état de santé de cette espèce.

Fait intéressant, les chercheurs ont noté que cette relation différait entre les tissus musculaires et hépatiques. Dans le tissu musculaire, les rapports C: N et la teneur en lipides hépatiques ont augmenté ensemble, tandis que dans le tissu hépatique, les rapports C: N ont augmenté avec la teneur en lipides hépatiques jusqu'à un certain point, puis ont formé une ligne plate. Les ratios C: N du muscle et du foie différaient selon les différentes régions échantillonnées, ce qui indique que cette métrique peut potentiellement détecter une variation régionale de l'état du bar noir. Ces différences indiquent que les rapports C: N doivent être interprétés avec prudence en fonction du tissu analysé, de la quantité totale de lipides réellement présents et des effets régionaux.

Que signifie cette étude pour le bar noir et les autres espèces de poissons? J'ai eu la chance de parler avec La Rosa pour discuter de cette étude. Elle a souligné que les ratios C: N sont prometteurs en tant que méthode rentable pouvant servir de mesure supplémentaire, mais certainement pas la seule, de la santé des poissons pour le suivi et la gestion des populations. La Rosa a suggéré que les ratios C: N soient utilisés parallèlement à d'autres mesures telles que le régime alimentaire des poissons, la taille corporelle et la structure par âge. Se tournant vers l'avenir, La Rosa a déclaré que d'autres études à long terme sont nécessaires pour que les scientifiques puissent évaluer les données de base des populations de poissons de nombreux endroits différents et sur de longues périodes. Ensuite, les scientifiques pourront alors détecter des changements majeurs dans la santé des poissons et, espérons-le, mettre en œuvre des stratégies de gestion pour protéger la survie à long terme de l'espèce.

Katherine Barrett

Kate est doctorante en 4e année dans le département des sciences biologiques de l'Université de Notre-Dame et détient une maîtrise en sciences de l'environnement et biologie de SUNY Brockport. Elle étudie l'écologie des algues benthiques (de fond) dans le Great Salt Lake, Utah, en particulier comment cette ressource est importante pour la nourriture globale. En dehors du travail en laboratoire et sur le terrain, elle aime courir et faire du kickboxing.

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