Étude de l'effet de toxines sur le comportement valvaire de bivalves

Durier, Guillaume (2022). Étude de l'effet de toxines sur le comportement valvaire de bivalves. Thèse. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 230 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Les fermes aquacoles étant situées sur les côtes en milieu ouvert, elles peuvent être exposées à l'arrivée de toxines présentes dans l'eau de mer. Ces toxines peuvent entrainer la fermeture de la récolte des organismes cultivés et donc des pertes économiques pour les aquaculteurs. Une solution pour minimiser ces pertes économiques serait de détecter l'arrivée de ces toxines avant que les seuils critiques pour la fermeture de la récolte des bivalves ne soient atteints. Ainsi les aquaculteurs pourraient prendre les mesures adaptées pour continuer de commercialiser leur production comme la placer en vivier et éviter ces pertes économiques. Deux types de toxines ont été étudiées au cours de ce doctorat. La première était une substance synthétique, le dispersant d'hydrocarbures Corexit 1500, utilisé lors d'évènements tel que des marées noires dans le but de disperser les nappes d'hydrocarbures. La seconde toxine était d'origine naturelle et correspond à un groupe de composés toxiques produits par le dinoflagellé Alexandrium catenella agissant comme des toxines paralysantes (Paralytic Shellfish Toxins). L'hypothèse de ce doctorat était que les changements de comportement valvaire des bivalves pourraient être utilisés pour détecter l'arrivée de ces toxines dans les fermes aquacoles. Pour observer et enregistrer le comportement des bivalves et ainsi détecter leurs changements de comportements, la valvométrie a été utilisée. Cette technique consiste à mesurer l'ouverture d'un bivalve grâce à un capteur et un aimant placé sur chacune des valves. Le capteur est relié au boitier du valvomètre permettant d'enregistrer l'écartement entre les valves à haute fréquence et ainsi enregistrer le comportement valvaire au cours du temps et en perturbant le comportement du bivalve le moins possible, celle-ci étant non-invasive. La valvométrie permet donc également d'observer d'éventuels changements de comportement. L'enregistrement de données à haute fréquence générant une très grande quantité de données, l'automatisation du traitement de celles-ci a été obligatoire. Dans ce but, un programme informatique a été développé pour compiler les données, les convertir de mV à une amplitude d'ouverture, produire des graphiques permettant de visualiser les comportements enregistrés et finalement de calculer des indicateurs comportementaux décrivant les comportements enregistrés pour les étudier. Pour étudier la possibilité d'utiliser le comportement valvaire des bivalves pour la détection de toxines, la première étape a été de déterminer quelle espèce est la plus adaptée. Pour cela, la moule bleue M. edulis et le pétoncle géant P. magellanicus ont été comparés lors d'une exposition au Corexit 1500. Les résultats obtenus montrent que contrairement au pétoncle la moule était capable de s'isoler du milieu extérieur, ce qui lui donne une meilleure survie et offre un changement de comportement facile à détecter. Cette espèce est donc plus adaptée à la détection de toxines. L'étape suivant fut de déterminer l'effet des deux toxines étudiées sur le comportement valvaire. Dans le cas de la substance synthétique, Corexit 1500, lors d'une exposition il a été observé qu'au-dessus d'une concentration seuil la moule se ferme tant que la toxine est présente dans son environnement, révélant ainsi la présence de la toxine lors d'un suivi. Dans le cas d'une exposition à A. catenella, au contraire, il a été observé que les moules restaient plus ouvertes que le comportement classique d'une moule révélant ainsi une paralysie occasionnée par la toxine. Cette paralysie a pu être observée dès 30 µg STXeq 100g-1 (STXeq comprenant la saxitoxine et ses analogues) lors d'une exposition à une eau naturelle contaminée par cette algue toxique. Lors d'une exposition régulière à A. catenella, une résistance pourrait être acquise par la moule. Pour écarter cette hypothèse, une comparaison entre deux populations de moules, l'une régulièrement intoxiquée et l'autre rarement, a été effectuée. Les résultats obtenus montrent que chez la moule cette résistance n'est pas dévelop ée. Un système de détection utilisant le comportement des moules pourrait donc être utilisé y compris en zone régulièrement exposée à A. catenella. Finalement, l'étude de la dépuration de la moule après intoxication par A. catenella a mis en évidence un fort allongement de la dépuration en absence de nutrition comme cela pourrait être le cas lors d'un isolement en vivier confortant l'intérêt de la détection précoce des toxines. Les résultats obtenus valident la possibilité d'utiliser le comportement valvaire pour la détection précoce de toxines cela permettant de détecter l'arrivée des toxines suffisamment tôt pour laisser un délai aux aquaculteurs de prendre les mesures adaptées et commercialiser leur production. -- Mot(s) clé(s) en français : Mytilus edulis, Placopecten magellanicus, Dispersant d'hydrocarbures, Valvométrie, comportement valvaire, Saxitoxine, Toxine paralysante, Suivis biologiques. --
ABSTRACT : Aquaculture farms being situated on the coast in open environments, they are sometimes exposed to toxins present in sea water. These toxins can induce the harvesting closure of the cultivated organisms and economic losses for the producers. A solution to minimize the economic losses could be to detect these toxins before they reach the harvesting closure threshold. Thus, the producers could take the appropriates measures to continue the production commercialization and avoid the economical lost. Two toxin types were studied during this PhD. The first was a synthetic substance, the oil dispersant Corexit 1500, used during events like oil spill. The second toxin, of natural origin, is produced by the dinoflagellate Alexandrium catenella belong to a group of toxic compounds, acting as paralytic toxins (Paralytic Selfish Toxins). The hypotheses of this PhD were that the gaping behaviour changes could be used to detect the toxin arrival on the aquaculture farms. To observe and record the bivalve behaviour and detect changes, valvometry was used. This technique consists in measure the spacing between bivalve valves with a sensor and a magnet glued on each valve. The sensor is linked to the valvometer to record the space between the valves with high frequency and record the gaping behaviour over time without perturbation of the bivalve behaviour, this method being non-invasive. Thus, valvometry also permits to observe behavioral changes. The high frequency recording generates a very high amount of data. Thus, the automatization of the data treatment is necessary. In this way, a computer program was developed to compilate data, convert from to mV to opening amplitude, produce graphs to visualize the recorded behaviours and finally describe the recorded behaviour to study them. To study the possibility of using bivalve gaping behaviours for toxin detection, the first step was to determine the species the most adapted. In this objective, the response of the blue mussel Mytilus edulis and the giant scallop Placopecten magellanicus was compared during an exposure to Corexit 1500. The results showed that contrary to the scallop, the mussel was able to isolate itself from the outside environment, thus giving a better surviving capacity and offer a gaping behaviour change easily detected. Thus, this specie is the most adapted for toxin detection. The next step was to determine the impact of the two toxins on the gaping behaviour in mussels. During an exposure to Corexit 1500, a valve closure was observed when the concentration was higher than a threshold and the mussel stayed closed as long as the toxin was present, revealing the presence of the toxin during a monitoring. In contrast, an exposure to A. catenella resulted in mussels staying more opened than the classic mussel behaviour, indicating a paralysis induced by the toxin. This paralysis was observed at minimum concentration of 30 µg STXeq 100g-1 during an exposure to natural seawater contaminated by this toxic alga. During a long A. catenella exposure, a resistance could be acquired by mussels. To rule out this hypothesis, a comparison of two mussel populations, one often intoxicated and the other rarely, was made. The obtained results show that the mussel doesn't develop this resistance. Thus, an early warning system using the mussel gaping behaviour could be used evens in area often exposed to A. catenella. Finally, the study of the mussel depuration after an A. catenella intoxication showed a long prolongation of the depuration in absence of feeding like could be observed if mussels are isolated in holding tanks, confirming the usefulness of the early detection of toxins. The obtained results validate the possibility of using the gaping behaviour for the early detection of toxins, gallowing mussel farmers to detect toxin arrival early enough to give time to take appropriate measures and continue their product commercialization. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Mytilus edulis, Placopecten magellanicus, Oil dispersant, Valvometry, Gaping behaviour, Saxitoxin, Paralyti toxin, Biomonitoring.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Tremblay, Réjean
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Comeau, Luc
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph. D.).
Mots-clés :	Moule bleue; Mytilus edulis; Pétoncle géant; Placopecten magellanicus; Toxines; Détection; Hydrocarbures; Dispersants; Alexandrium; Saxitoxine; Dinoflagellés; Comportement valvaire; Valvométrie.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	06 mars 2023 18:15
Dernière modification :	06 mars 2023 18:15
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2099

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