Cette collection se caractérise par son envergure historique (plus de 46 ans), par la nature et la quantité des échantillons (plus de 480 000 échantillons d'une quarantaine d'espèces de poissons et lamproies), ainsi que par leur origine géographique (territoire national).
Provenance des échantillons :
- Des programmes de recherche et de suivis à long terme menés par les unités INRAE U3E et DECOD à Rennes et UMR ECOBIOP à Saint-Pée-sur-Nivelle dans le cadre de l’ORE DiaPFC ; de l’UMR CARRTEL à Thonon-les-Bains dans le cadre du SOERE OLA (Observatoire des lacs alpins
- De la déclaration des captures de salmonidés (pêche à la ligne et professionnelle) traitées par le CNICS (Centre national d’interprétation des captures de salmonidés).
Objectifs :
- Au plan scientifique, la collection contribue à la caractérisation actuelle et rétrospective des individus ou des populations de poissons, au regard des traits d’histoire de vie, de l’évolution de la diversité génétique de ces populations et des modifications des conditions environnementales dans lesquelles elles évoluent.
- Au plan finalisé, cette collection participe à la définition des opérations de protection, de gestion des populations exploitées : définition de quotas (TACs), périodes d’ouverture de pêche, etc. De même, les informations contenues et recherchées au travers des échantillons permettent de revisiter les actions de gestion des populations, dont certaines sont protégées (liste rouge de l’UICN) ou considérées comme patrimoniales.
Exemples d'utilisation :
Etude des traits de vie dans les populations (âge, reproduction, croissance) , les principales pièces calcifiées étudiées sont les écailles et les otolithes.
Scalimétrie
Les écailles sont des tissus précieux, et constituent l'essentiel de la collection COLISA. La simplicité de leur conservation et de leur stockage (dans une enveloppe en milieu sec) et la facilité d'échantillonnage en font un atout pour la recherche à long terme sur les milieux aquatiques et les populations de poisson. Elles donnent accès à un grand nombre d'informations, que ce soit sur le poisson ou l'environnement qu'il fréquente, et ce grâce à diverses méthodes (étude structurale, chimique, génétique, etc.).
Figure 1 : Principe de prélèvement et lecture de l'écaille pour la détermination de l'âge et de la croissance. Ici l'exemple d'une truite de 5 années.
L'étude des écailles nous permet de déterminer plus ou moins précisément l’âge total d'un poisson, sa croissance, l'âge de la migration et sa périodicité, ainsi que l'âge de première reproduction. Chez les salmonidés, les périodes d’alimentation intensive sont enregistrées sur les écailles par des zones où les stries de croissances (circuli) sont largement espacées, correspondant à la période de croissance estivale. Inversement, la période hivernale se traduit par un resserrement, des recoupements et des discontinuités des circuli. Il est donc possible de compter le nombre d'hivers vécus par un poisson, ainsi que la croissance réalisée entre ces hivers (Figure 1 et 2).
Cette caractéristique permet en plus de détecter dans l'histoire de vie d'un poisson les périodes passées en lac ou en mer, milieux plus productifs où la croissance est bien plus rapide (Figure 2). On peut donc en déduire directement les choix de vies du poisson à commencer par l'âge de migration. Il est aussi possible de visualiser les évènements de reproduction, en repérant les marques de frai directement sur l'écaille (Figure 2). La marque de frai est caractérisée par l´apparition, lors de la reprise de croissance, de circuli déformés. Cette déformation compense la perte de matériaux causée par l´érosion de l´écaille due à la mobilisation de différents éléments minéraux nécessaires à la fabrication des gamètes. L´érosion peut affecter une bonne partie de la surface de l'écaille, au point de détruire les anneaux antérieurs. Une succession de marques de frai peut ainsi rendre impossible la détermination de l´âge sur les poissons âgés (au-delà de 7-8 ans).
Les écailles procurent donc des informations précieuses et précises sur les traits d’histoire de vie des salmonidés et autres poissons, mais leur précision peut être limitée pour les individus âgés. Par ailleurs les marques de frai ne se forment pas systématiquement ce qui peut induire une sous-estimation du nombre de reproduction.
Figure 2 : écaille de truite de mer ayant passé 3 ans en eau douce et 3 ans et demi en mer avec 3 hivernages en eau douce. On peut aussi remarquer la marque de frai au cours de la 6ème année
Otolithométrie
Les poissons téléostéens possèdent une oreille interne jouant un rôle important tant pour l’audition que pour l’équilibration statique et dynamique. L'oreille interne des poissons, bien développée, est un système membraneux situé de part et d'autre de l'encéphale moyen, en arrière des yeux, et se compose notamment de trois canaux semi-circulaires terminés à leur base par trois paires de sacs (Figure 1). Ces sacs otiques contiennent de petites structures calcaires appelées otolithes et principalement constituées de carbonate de calcium sous sa forme aragonitique (plus rarement sous sa forme vatéritique) associé à une matrice protéique. Ils ont un rôle mécanorécepteur, participant ainsi à la perception des accélérations, de la pression ou des vibrations.
Contrairement aux autres pièces sclérifiées, les otolithes sont présents dès les premières phases de développement des individus, leur croissance est continue et ils ne subissent pas de résorption. Ces caractéristiques permettent aux otolithes d’enregistrer de nombreuses informations durant toute la vie des individus, sans jamais présenter d’altération. Les otolithes ayant la spécificité de croître radialement à partir d’un point central (le primordium), leur coupe produit une image similaire à celle des stries de croissance d’une coupe d’arbres et permet de retracer a posteriori l’histoire de vie individuelle des poissons. De plus, les otolithes renferment plusieurs niveaux d'information temporelle (macrostructures saisonnières ou annuelles, microstructures journalières) renseignant divers aspects de la vie d’un poisson.
Figure 1 : Localisation et morphologie de l’appareil auditif d’un poisson. Photo d’un otolithe de truite.
Estimation de l’âge et des traits d’histoire de vie à partir des otolithes
Les otolithes apparaissent dès le début de l'ontogenèse : la larve de poisson possède déjà ses otolithes à l'éclosion et leur croissance se poursuit durant toute sa vie par formation successive de couches concentriques en périphérie. Ces couches concentriques peuvent subir des variations structurales et chimiques en fonction de la physiologie du poisson et de son environnement. Il y a ainsi alternance de couches sombres plus ou moins larges et espacées hyalines et des couches claires opaques.
Lors des périodes de forte croissance (saison chaude), la formation de cristaux d’aragonite est en effet accélérée par la forte disponibilité en calcium dans le milieu. En période de croissance ralentie (saison froide), la concentration en cristaux d'aragonite est plus faible et des dépôts hyalins se forment en périphérie. Chaque année sont déposées une couche claire et une couche sombre, le comptage de ces couches, en éclairage transmis, permet donc de connaître l'âge en année du poisson et, par l'intermédiaire de modèles mathématiques, d'obtenir sa courbe de croissance (Figure2)
Figure 2 : Comptage des tries d’arrêt de croissance sur un otolithe (axe des abscisses, Age) et analyse de signaux microchimiques (axe des ordonnées, rapport Strontium/Calcium) afin de déterminer l’âge de migration marine.
Génétique
Ces tissus, porteurs d’ADN, permettent de caractériser génétiquement les individus ou populations concernées, de revisiter rétrospectivement (échantillons historiques) ces caractères au regard des changements (globaux et locaux) survenus sur les sites de prélèvements (introgression, pédigrée, taille efficace des populations…).
Microchimie -Isotopie
Via la microchimie, l’isotopie, l’analyse de ces tissus permet également de caractériser l’origine et les conditions environnementales de vie de ces animaux : qualité de l’eau, chaines trophiques, milieux de vie (lacs, rivières, mer, estuaires), etc.
L’objectif principal de la mise en œuvre de méthodes microchimiques sur les otolithes est de révéler les traits d’histoire de vie des poissons capturés dans différentes populations d’intérêt, traits qu’il est impossible d’obtenir par d’autre moyen. Dans le cadre de divers projets, le principal objectif est souvent d’étudier et de décrire les migrations marines. Les traits associés à cette phase marine sont l’âge de départ en mer, l’âge et la fréquence de retour en eau douce mais aussi l’ascendance maternelle (la microchimie permet de détecter si la mère d’un poisson a été migratrice ou résidente).
