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Variation et plasticité des patrons développementaux : étude expérimentale de l'effet de la vélocité du courant sur la morpho-anatomie de l'omble chevalier (Salvelinus alpinus)

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Grünbaum, Thomas (2010). Variation et plasticité des patrons développementaux : étude expérimentale de l'effet de la vélocité du courant sur la morpho-anatomie de l'omble chevalier (Salvelinus alpinus). Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Département de biologie, chimie et géographie, 164 p.

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Résumé

Bien que la température soit connue pour affecter le développement, d'autres
paramètres environnementaux peuvent affecter les patrons ontogénétiques comme
la vélocité du courant, et ce, particulièrement chez les Salmonidae. La vélocité du
courant s'avère être un paramètre fondamental en morphologie fonctionnelle, car
elle influe sur le régime hydrodynamique et donc affecte le comportement de nage
des poissons. Durant les 10 dernières années, beaucoup d'études se sont penchées
sur l'effet de la vélocité du courant sur la morphologie du corps chez les Salmonidae.
Dans l'ensemble, les études montrent que plus la vélocité augmente, plus cela induit
de la plasticité phénotypique, bien que la réponse directionnelle prise par les traits
morphométriques soit espèce-dépendante chez les Salmonidae. Néanmoins, la
plupart des études tendent à suggérer que les morphologies résultantes sont
adaptatives au regard des conditions hydrodynamiques. Pourtant, les interactions
entre vélocité du courant, morphologie et développement squelettique n'ont jamais
été étudiées. Ceci est surprenant compte tenu que des liens évidents existent entre
la locomotion et le développement du squelette. D'autant plus que le développement
des structures osseuses ne serait pas contrôlé que génétiquement, mais aussi
épigénétiquement. En effet, des études montrent que des exercises de nage
soutenue augmentent la masse osseuse ou la longeur des os chez les mammifères.
L'hypothèse suggérée est que les contraintes mécaniques associées à la nage
générées par les muscles augmentent. Or, les tissus osseux sont reconnus pour être
mécanorépondants. Aucune recherche n'a étudié expérimentalement l'effet de la
vélocité du courant sur la plasticité développementale en intégrant l'analyse sur
plusieurs niveaux d'organisation comme la morphologie du corps et le squelette.
Ceci constitue la problématique de la présente thèse.
Le premier chapitre avait pour objectif d'étudier au cours de l'ontogénie précoce
d'une espèce de Salmonidae, l'Omble chevalier (Salvelinus alpinus), si une
augmentation de vélocité de courant induisait de la plasticité morphologique et
changeait l'interaction des traits au cours du développement. Les résultats de cette
étude sont les premiers à avoir mis au jour chez l'Omble chevalier que : (1)
l'augmentation de la vélocité du courant induit de la plasticité développementale des
traits morphologiques; (2) la variation des traits morphométriques présente une
période critique autour de 50 jours post-éclosion au cours de laquelle la sensibilité
aux contraintes environnementales est accrue; (3) le gradient morphologique de
l'interaction des traits en termes de forme ne suit pas le gradient environemental. À
haute vélocité, un seuil apparaît qui induit le maintien de l'intégration des traits
associés à la taille plus que l'intégration des traits associés à la forme. Les
morphologies résultantes de la haute vélocité sont plus proches des morphologies
induites par les faibles vélocités que celles des vélocités intermédiaires. Ceci
suggère une réponse spécifique de la plasticité développementale au cours du
développement aux conditions de vélocités afin de mieux coordonner à des
moments critiques du développement les modifications de taille et de forme de
l'organisme avec les exigences fonctionnelles imposées par l'environnement.
Le second volet avait pour objectif de vérifier que l'augmentation de la vélocité
du courant induisait de la plasticité dans le développement des cartillages et des os
au sein des nageoires médianes chez l'Omble chevalier. Cette étude est la première
à montrer expérimentalement que: (1) l'augmentation de la vélocité du courant induit
de la plasticité développementale de l'endosquelette des nageoires médianes; (2) la
formation des cartilages est moins affectée par l'augmentation de la vélocité du
courant que leur ossification. En effet, la plupart des éléments s'ossifient à des tailles
de spécimens plus petites plus la vélocité du courant augmente, et ce, pour les trois
nageoires; et (3) les trajectoires de mise en place des cartilages et des os révèlent
des périodes développementales de réponses synchrones entre les nageoires. Ces
résultats suggèrent une plus grande plasticité développementale de l'ossification que
de la chondrification. Cette plasticité est vraisemblablement associée à une plus
grande influence épigénétique des contraintes mécaniques sur les os que sur les
cartilages eUou au fait que les structures déjà présentes ont moins de temps pour
répondre aux traitements. D'autre part, il est suggéré que le synchronisme de la
formation des cartilages et des os au sein des trois nageoires se fait en association
avec des transitions de périodes ontogénétiques (embryon versus alevin, alevin
versus juvénile). Ce synchronisme est potentiellement adaptatif du point de vue
fonction ne 1.
Le troisième volet avait pour objectif d'étudier plus spécifiquement le
développement du squelette caudal et d'analyser la variation induite ou non par la
vélocité du courant dans un contexte évolutif. Les résultats de ce chapitre montrent
l'existence chez les Salmonidae d'éléments squelettiques jamais ou rarement
décrits. Contrairement à la condition généralement observée chez ce clade, sept
hypuraux (au lieu de six) ainsi que quatre uroneuraux (au lieu de trois) ont été
trouvés chez plusieurs spécimens. Les variations en nombre des éléments
squelettiques ont permis de reconsidérer de précédentes hypothèses ayant trait à:
(1) l'interrelation entre corps vertébraux et les éléments qui leur ont été
supposément associés; (2) la distribution phylogénétique des états de caractère de
ces éléments chez les Salmonidae; et (3) la réévaluation des homologies proposées
dans la littérature. À l'aide d'hypothèses phylogénétiques précédemment publiées, il
est suggéré que les éléments nouvellement observés (en particulier un septième
hypural et un quatrième uroneural) représentent des atavismes taxiques.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Cloutier, Richard
Information complémentaire : Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat en biologie extensionné UQAM/UQAR/INRS. Publié aussi en version papier.
Mots-clés : Omble Chevalier Salmonidae Developpement Ontogenese Plasticite Phenotipyque Morphologie Effet Vitesse Velocite Courant Cours Eau
Départements et unités départementales : Département de biologie, chimie et géographie > Biologie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 22 sept. 2011 17:16
Dernière modification : 22 sept. 2011 17:16
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/416

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