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Profondeur de recherche de nourriture des requins pélagiques : Les isotopes stables du mercure nous éclairent

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Blue shark (Prionace glauca)Mark Conlin/NMFS

Résumé

Le déclin des populations de requins dans l’océan mondial affecte la structure et la fonction des écosystèmes de manière imprévisible et de nouvelles informations écologiques sont aujourd’hui nécessaires pour mieux comprendre le rôle des requins dans leurs habitats. En particulier, la caractérisation des modèles de recherche de nourriture est cruciale pour comprendre et prévoir l’évolution de la dynamique entre les requins et leurs proies. De nombreuses espèces de requins utilisent la zone mésopélagique comme principale zone de recherche de nourriture, mais on ignore encore dans quelle mesure les différents requins pélagiques utilisent cet habitat. Afin d’illustrer la dimension verticale de leur écologie trophique, nous avons utilisé les isotopes stables du mercure dans le muscle de trois espèces de requins pélagiques (le requin bleu Prionace glauca, le requin-taupe bleu Isurus oxyrinchus et le requin-marteau lisse Sphyrna zygaena) de la région du Pacifique nord-est. Les valeurs Δ199Hg, allant de 1,40 à 2,13‰ chez les requins, suggéraient un régime alimentaire principalement basé sur des proies mésopélagiques dans des habitats océaniques. Nous avons en outre utilisé les isotopes stables du carbone et de l’azote (δ13C, δ15N) seuls ou en combinaison avec les valeurs Δ199Hg, pour évaluer le partage des ressources entre les trois espèces de requins. L’ajout de Δ199Hg a entraîné une diminution des estimations de chevauchement trophique par rapport à celles basées sur δ13C/δ15N seuls, ce qui démontre que la modélisation multi-isotope est nécessaire pour une description trophique précise des trois espèces. Principalement, cela révèle qu’ils s’alimentent à des profondeurs moyennes différentes et que le partage des ressources est principalement exprimé par la dimension verticale au sein des assemblages de requins pélagiques. Parallèlement, la concentration de mercure total (THg) dans les muscles diffère selon les espèces et augmente avec la profondeur d’alimentation. Dans l’ensemble, cette étude souligne le rôle clé de la zone mésopélagique pour les espèces de requins qui s’alimentent parmi d’importants gradients de profondeur et rapporte de nouvelles informations écologiques sur la compétition trophique en utilisant les isotopes du mercure. Elle suggère également que la profondeur de recherche de nourriture peut jouer un rôle central dans les différences entre les THg musculaires des espèces de requins cooccurrentes de niveau trophique élevé.

 

Résumé graphique

 

Points forts

– δ13C, δ15N, Δ199Hg et δ202Hg ont été déterminés chez trois espèces de requins pélagiques.
– Les isotopes de Hg suggèrent que ces espèces de requins se nourrissent de proies mésopélagiques.
– δ13C et δ15N surestiment les chevauchements entre les niches trophiques.
– Les différences de profondeur de recherche de nourriture expliquent mieux le partage des ressources.
– La profondeur de recherche de nourriture influence le niveau de contamination au mercure.

 

Référence

Lucien Besnard, Gaël Le Croizier, Felipe Galván-Magaña,David Point,Edouard Kraffe, James Ketchum, Raul Octavio Martinez Rincon, Gauthier Schaal. Foraging depth depicts resource partitioning and contamination level in a pelagic shark assemblage: Insights from mercury stable isotopes. Environmental Pollution, Volume 283, 2021, 117066. ISSN 0269-7491. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.117066.

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Détection sonore par le Homard Américain (Homarus americanus)

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Résumé

Bien que de nombreux crustacés produisent des sons, leurs capacités et mécanismes d’audition sont mal compris. mécanismes sont mal compris, ce qui laisse des incertitudes d’incertitudes quant à savoir si ou comment ces animaux utilisent le son pour la communication communication acoustique. Les invertébrés marins manquent d’organes remplis de gaz nécessaires à la détection de la pression acoustique. pour la détection de la pression acoustique, mais certains d’entre eux sont connus pour être sensibles au mouvement des particules. sensibles au mouvement des particules. Ici, nous avons examiné si le homard américain (Homarus americanus) pouvait détecter le son et avons ensuite Nous avons ensuite cherché à discerner les mécanismes auditifs. Les réponses aux stimuli acoustiques réponses aux stimuli acoustiques ont été mesurées en utilisant des méthodes de potentiels évoqués auditifs (PEA). (PEA). Les réponses neurophysiologiques ont été obtenues à partir du cerveau en utilisant des tonalités entre 80 et 250 Hz, avec une meilleure sensibilité à 80-120 Hz. Aucune différence significative n’a été constatée entre les les seuils auditifs des hommes et des femmes. Des contrôles répétés (enregistrements de homards décédés, éloignement des électrodes du cerveau et du cerveau et réduction de la température de l’eau de mer) ont indiqué l’origine neuronale des potentiels évoqués. l’origine neuronale des potentiels évoqués. En outre, les réponses PEA étaient similaires avant et après l’ablation des antennes (y compris les statocystes), démontrant que les statocystes, une structure auditive proposée depuis longtemps chez les crustacés, ne sont pas les organes sensoriels responsables de la détection des détection des sons. Cependant, les PEA ont pu être éliminés (ou fortement réduit) après l’immobilisation des poils, qui couvrent une grande partie du corps des homards. homards. Ces résultats suggèrent que les poils cuticulaires externes sont probablement responsables de la détection des sons. Ces résultats suggèrent que ces poils cuticulaires externes sont probablement responsables de la détection des sons, et impliquent que l’audition est mécaniquement possible dans un plus grand nombre d’espèces. l’audition est mécaniquement possible dans un plus grand nombre d’invertébrés que d’invertébrés. Comme la gamme d’audition des homards englobe la fréquence fondamentale de leurs bourdonnements, il est probable qu’ils il est probable qu’ils utilisent le son pour la communication intraspécifique, élargissant ainsi compréhension de l’écologie sensorielle de cette espèce commercialement vitale. espèce commercialement vitale. La sensibilité acoustique à basse fréquence du homard souligne également souligne également des préoccupations claires concernant les impacts potentiels du bruit anthropique.

Fig. 5. Réponses AEP de H. americanus à des stimuli acoustiques similaires aux sons de bourdonnement qu’ils sont connus pour produire.
La figure montre les réponses AEP de trois homards (courbes bleue, violette et noire).

 

Référence

Youenn Jézéquel, Ian T. Jones, Julien Bonnel, Laurent Chauvaud, Jelle Atema, T. Aran Mooney.Sound detection by the American lobster (Homarus americanus). Journal of Experimental Biology 2021 224: jeb240747. doi: 10.1242/jeb.240747 Published 25 March 2021

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Relation entre la teneur membranaire en n-3 HUFA et l’efficacité mitochondriale

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© Ifremer Stéphane Lesbats

La relation entre la teneur membranaire en acides gras et l’efficacité mitochondriale diffère au sein et entre les teneurs alimentaires en oméga 3 à longue chaine.

 

Résumé

Une conséquence importante du changement climatique est la réduction de la production de nutriments essentiels à la base de la chaîne alimentaire marine : les acides gras polyinsaturés à longue chaîne de la série oméga-3 (n-3 HUFA). Cela peut avoir des conséquences dramatiques sur les consommateurs, comme les poissons, car ils ont une capacité limitée à synthétiser de novo les n-3 HUFA. Ces acides gras tels que l’acide docosahexaénoique (DHA, 22:6n-3) et l’acide eicosapentaénoique (EPA, 20:5n-3) sont essentiels pour la structure et la fonction des membranes biologiques. Il est de plus en plus évident que les poissons seront gravement affectés par la réduction de la disponibilité alimentaire des n-3 HUFA, mais les mécanismes sous-jacents restent méconnus. Les hypothèses sur les changements du fonctionnement des mitochondries en réponse à la disponibilité alimentaire en n-3 HUFA ont généralement négligé la production d’ATP, malgré son importance pour la capacité énergétique totale d’une cellule et, par conséquent, pour les performances de l’animal entier. Nous avons ici (i) quantifié la variation entre individus de l’efficacité mitochondriale (rapport ATP/O) du muscle et (ii) examiné sa relation avec la teneur en EPA et DHA de la membrane musculaire d’un poisson consommateur primaire, le mulet doré Chelon auratus, recevant un régime alimentaire riche ou pauvre en n-3 HUFA. Les mitochondries de poissons nourris avec un régime pauvre en n-3 HUFA présentaient un rapport ATP/O plus élevé que celles de poissons nourris avec un régime riche en n-3 HUFA. Cependant, l’efficacité mitochondriale variait environ deux fois entre les individus provenant du même traitement alimentaire, certains poissons consommant la moitié en oxygène et nutriment pour produire la même quantité d’ATP que leurs congénères issus d’un même régime alimentaire. Cette variation de l’efficacité mitochondriale entre les individus recevant la même alimentation était liée aux différences individuelles dans la composition en acides gras des membranes : un rapport ATP/O élevé était associé à une teneur élevée en EPA et DHA dans les membranes biologiques. Nos résultats mettent en évidence l’existence de différences interindividuelles dans l’efficacité mitochondriale et son importance potentielle pour expliquer la variation intra-spécifique en réponse aux changements dans la chaîne alimentaire.

 

Figure 2 : L’efficacité à produire de l’ATP (ATP/O ratio) des mitochondries de mulet doré nourri avec un régime riche (High) ou pauvre (Low) en n-3 HUFA est correlée à la teneur en n-3 [acide docosahexaénoïque (DHA, 22:6n-3) et acide eicosapentaénoïque (EPA, 20:5n-3)] de ses phospholipides membranaires. Les individus dont les mitochondries sont plus efficaces à produire de l’ATP ont une teneur plus élevée en n-3 membranaire, et ce quelque soit leur régime alimentaire.

 

Réference: Salin K, Mathieu-Resuge M, Graziano N, Dubillot E, Le Grand F, Soudant P, Vagner M. 2020. The relationship between membrane fatty acid content and mitochondrial efficiency differs within- and between- omega-3 dietary treatments. Marine Environmental Research:105205.

https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2020.105205

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Identification des voies de synthèse des acides gras polyinsaturés dans le dinophyte toxique Alexandrium minutum à l’aide du marquage au 13C

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Figure 1

Résumé :

Les voies de synthèse responsables de la production des acides gras polyinsaturés 22:6n-3 et 20:5n-3 ont été étudiées dans le Dinophyte Alexandrium minutum. Le but de ce travail était de suivre l’incorporation progressive d’un marqueur isotopique (13CO2) dans 11 acides gras pour mieux comprendre les voies de synthèse des acides gras dans A. minutum. La croissance des dinophytes a été suivie pendant 54 h en utilisant un échantillonnage à haute fréquence. A. minutum a présenté une croissance en deux phases. Une phase de latence a été observée pendant les 30 premières heures de développement et a été associée à l’enkystement temporaire probable des cellules Dinophyte. Une phase de croissance exponentielle a ensuite été observée après t30. A. minutum a rapidement incorporé du 13C dans 22:6n-3, qui a fini par être l’acide gras polyinsaturé (AGPI) le plus enrichi en 13C dans cette expérience, avec un enrichissement atomique en 13C supérieur à celui de 18:4n-3, 18:5n-3, 20:5n-3 et 22:5n-3. Dans l’ensemble, l’enrichissement atomique en 13C était inversement proportionnel au nombre de carbones dans l’AGPI n-3. Les AGPI C18, 18:4n-3, et 18:5n-3, étaient en effet parmi les AG les moins enrichis en 13C au cours de cette expérience. On a supposé qu’ils étaient produits par la voie des AGPI n-3. Cependant, ils n’ont pas pu être allongés ou désaturés davantage pour produire des AGPI n-3 en C20-C22, car les AE des AGPI n-3 en C18 étaient inférieurs à ceux des AGPI n-3 en C20-C22. Ainsi, l’enrichissement atomique particulièrement élevé de 22:6n-3 (55,8% et 54,9% en lipides neutres (NL) et en lipides polaires (PL), respectivement) nous a conduit à émettre l’hypothèse que cet AGPI majeur était synthétisé par une voie de synthèse de la polykétide-synthase (PKS) indépendante de l’O2. Une autre PKS parallèle, indépendante de celle qui conduit à 22:6n-3, était également censée produire 20:5n-3. L’ordre inverse de l’enrichissement atomique en 13C pour les AGPI n-3 a également été suspecté d’être lié à l’éventuelle β-oxydation des AGPI n-3 à longue chaîne se produisant lors de l’encyssement d’A. minutum.

 

Figure 1

Figure 1 : Conception expérimentale de l’expérience d’enrichissement. Le 13CO2 est fourni à la culture en fonction de son pH. Pour prélever les algues, on utilise une pince pour fermer/ouvrir les tubes/voies nécessaires pour mettre d’abord le ballon sous pression, puis permettre le prélèvement et enfin rincer les tubes après le prélèvement.

Figure 8

Figure 8 : Hypothèse de voies de production d’Acide Gras (AG) C18 chez A. minutum. Les chiffres dans les cases correspondent à la valeur finale de l’AG (en blanc pour les lipides neutres et en noir pour les lipides polaires). Les triangles symbolisent les désaturases (extrémité avant en jaune et extrémité méthyle en violet), les cercles les enzymes impliquées dans la voie PKS (KS : 3-ketoacyl synthase ; KR : 3-ketoacyl-ACP-reductase ; DH : déshydrase ; 2.2I : 2-trans, 2-cis isomérase ; 2.3I : 2-trans, 3-cis isomérase ; ER : enoyl réductase). Les voies avec les flèches en pointillés semblent peu probables ou ne peuvent être prouvées avec la dynamique de l’enrichissement. NL et PL écrits sur les voies permettant la synthèse de 18:5n-3 indiquent la fraction considérée pour chaque voie.

Conclusions :

La synthèse des acides gras chez le Dinophyte Alexandrium minutum a suivi différentes voies. La voie PKS semble être un processus de synthèse particulièrement rapide, responsable du fort enrichissement et de la production de l’acide gras polyinsaturé 22:6n-3. Le 22:6n-3 semble avoir un rôle central dans le maintien d’un bon état physiologique, y compris pendant l’enkystement. Dans notre étude, nous avons supposé que la phase de latence observée reflétait la possibilité d’un enkystement temporaire chez A. minutum. Elle était caractérisée par une diminution significative de la proportion de lipides neutres, correspondant à la consommation des lipides de réserve. Le 22:6n-3 pourrait être dégradé au cours de ce processus, et ses produits de dégradation pourraient être impliqués dans la re-synthèse du triacylglycérol lors de l’excystration des algues. La dynamique d’enrichissement des AGPI C18 a révélé qu’il est peu probable qu’ils soient impliqués dans les étapes de désaturation et d’allongement ultérieures des AGPI n-3 C20-C22. Ils semblent être les produits finaux de la voie n-3 classique. L’enrichissement atomique 18:5n-3 rend possible son origine à partir de la désaturation du 18:4n-3, de la dégradation d’acides gras plus longs tels que le 20:5n-3, ou de la voie PKS. On a supposé que ces AGPI en C18 jouent un certain rôle chez A. minutum, par exemple dans sa toxicité. Des études supplémentaires sont nécessaires pour mieux limiter la voie de synthèse des AGPI chez A. minutum, et surtout pour démontrer davantage l’implication de la voie PKS après la synthèse 22:6n-3 et 20:5n-3.

Réference :

Remize, M., Planchon, F., Loh, A.N., Le Grand, F., Lambert, C., Bideau, A., Bidault, A., Corvaisier, R., Volety, A., and Soudant, P. 2020. Identification of Polyunsaturated Fatty Acids Synthesis Pathways in the Toxic Dinophyte Alexandrium minutum Using 13C-Labelling. Biomolecules 10(10): 1428. doi:10.3390/biom10101428.
En Libre Accès sur le site de la revue :
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Une synthèse actuelle sur les effets des champs électriques et magnétiques émis par les câbles électriques sous-marins sur les invertébrés

Résumé

L’objectif de production d’énergie renouvelable propre a favorisé le déploiement à grande échelle de dispositifs d’énergie marine renouvelable, et de leur réseau de câbles sous-marins associé. Les câbles électriques produisent des champs électriques et magnétiques qui soulèvent des préoccupations environnementales, car de nombreux organismes marins ont des capacités de magnéto et d’électroréception utilisées à des fins vitales. L’intensité des champs magnétiques et électriques diminue avec la distance qui sépare le câble du navire. En conséquence, les compartiments benthiques et sédimentaires sont exposés aux valeurs de champ les plus élevées. Bien que les espèces d’invertébrés marins constituent la principale faune de ces zones potentiellement exposées, elles n’ont jusqu’à présent reçu que peu d’attention. Nous fournissons des connaissances de base étendues sur les sources marines naturelles et anthropiques de champs magnétiques et électriques. Nous rassemblons ensuite les preuves de la magnétosensibilité et de l’électrosensibilité des invertébrés marins et nous mettons en évidence les connaissances actuelles sur leurs interactions avec les sources artificielles de champs magnétiques et électriques. Enfin, nous discutons des principales lacunes et des défis futurs qui nécessitent une étude plus approfondie.

Fig. 2. 

Répartition générale de certaines espèces d’invertébrés selon les valeurs théoriques des champs magnétiques émis par des câbles monoconducteurs de 225 kV enterrés (1 m) et non enterrés, alimentés avec une intensité de 1000 A (diamètre : 27 cm). Les intensités des champs magnétiques ont été calculées à l’aide de la formule suivante : B = (µ.µ0)/(2πr) B est l’induction magnétique (T), μ est la perméabilité magnétique relative du milieu, μ0 est la perméabilité au vide (4π・10-7 V s A-1 m-1), I est l’intensité du courant (A) et r est la distance par rapport au centre du fil (m) (formule d’Otremba et al., 2019).

Points forts

  • Les câbles électriques sous-marins produisent des champs magnétiques et électriques.
  • Les espèces d’invertébrés marins habitent le compartiment benthique ou sédimentaire où les câbles sont posés ou enterrés.
  • Des preuves montrent la magnéto et l’électrosensibilité chez certains invertébrés, mais leur réponse aux champs artificiels est mal connue.
  • Les espèces d’invertébrés sont susceptibles de subir les expositions les plus élevées et les plus longues et devraient être prioritaires dans les études futures.

References

Albert L., Deschamps F., Jolivet A., Olivier F., Chauvaud L., Chauvaud S. 2020. A current synthesis on the effects of electric and magnetic fields emitted by submarine power cables on invertebrates, Marine Environmental Research, Vol.159. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2020.104958

 

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Laboratoire LEMAR – 2018

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