Évaluation de la performance métabolique et de la croissance du sébaste (Sebastes fasciatus) dans un contexte de changement global

Guitard, Joëlle (2026). Évaluation de la performance métabolique et de la croissance du sébaste (Sebastes fasciatus) dans un contexte de changement global. Thèse. [Rimouski], Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 227 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Au cours des dernières décennies, le golfe du Saint-Laurent (GSL) a connu des transformations rapides marquées par un réchauffement des masses d'eau, une désoxygénation croissante et une acidification progressive des eaux. Ces changements coïncident avec une augmentation sans précédent de l'abondance des sébastes (Sebastes mentella et Sebastes fasciatus). Ce retour spectaculaire soulève de nombreuses interrogations quant aux impacts que ces espèces ont sur leur environnement, mais aussi quant aux contraintes que les conditions environnementales actuelles et futures auront sur leur physiologie, leur croissance et leur productivité. L'objectif général de cette thèse est de déterminer comment les facteurs environnementaux en changement dans le GSL, température, oxygène dissous et acidification, modulent le métabolisme, l'acquisition d'énergie et la croissance de S. fasciatus. En combinant des expérimentations contrôlées à long terme et des mesures métaboliques in situ, cette recherche révèle les mécanismes physiologiques susceptibles d'expliquer les ralentissements de croissance observés en milieu naturel et d'évaluer la capacité de cette espèce commerciale à faire face aux conditions à venir. Le premier chapitre vise à quantifier les effets isolés et combinés de la température (2,5; 5,0; 7,5; 10,0 °C) et du pH (7,75 et 7,35) sur les traits métaboliques et de croissance du sébaste au cours d'une exposition de 114 jours. Les résultats montrent que la hausse de température prévue d'ici 2060 aura un impact physiologique majeur. Le métabolisme standard (TMS), le métabolisme maximal (TMM) et la capacité aérobie (CA) augmentent linéairement avec la température, traduisant à la fois un coût de maintenance plus élevé et un potentiel énergétique accru à 10 °C. Toutefois, cette hausse de CA ne s'accompagnait pas d'une augmentation proportionnelle de la consommation de nourriture, entraînant une efficacité de conversion et une croissance nettement réduites chez les poissons maintenus à 10,0 °C. Les sébastes présentaient leur meilleure performance de croissance à 2,5-5,0 °C. L'acidification prévue pour la fin du siècle (pH 7,35) a eu un effet limité : une légère augmentation du TMS suggérant un coût de régulation acido-basique plus élevé, mais sans impact détectable sur la croissance, la CA ou l'efficacité alimentaire. Ces résultats indiquent que le réchauffement, davantage que l'acidification, représente la principale contrainte pour cette espèce, du moins aux niveaux étudiés. Le deuxième chapitre explore comment différent niveaux d'oxygène dissous (25-100% saturation) influence le métabolisme, la consommation, l'efficacité alimentaire, la croissance et la condition corporelle sur 105 jours. La réduction de l'oxygène a diminué le TMM, le TMS et la CA, tandis que les performances énergétiques déclinaient fortement sous 35-40 % saturation, indiquant une zone critique où plusieurs fonctions physiologiques sont altérées. Ces seuils, établis en conditions contrôlées, sont probablement conservateurs : en milieu naturel, où les eaux se réchauffent et la nourriture se raréfie, la sensibilité à l'hypoxie pourrait être encore plus marquée. Ces mécanismes contribuent à expliquer les déclins récents de croissance et de condition observés chez les sébastes dans le GSL. D'autres facteurs contribuent sans doute aussi à ce ralentissement de croissance, comme l'effet additionnel de la densité-dépendance sur la disponibilité de nourriture et l'impact des mêmes variables environnementales (réchauffement, détérioration en oxygène dissous et acidification) sur les espèces de proies. Alors que les résultats des chapitres 1 et 2 contribuent à expliquer les déclins récents de croissance dans les populations de sébaste du GSL, le chapitre 3 avait pour objectif de mesurer les taux métaboliques de cette espèce de manière in situ. Un système autonome a été conçu et ce dispositif, a permis d'obtenir les premières mesures de consommation d'oxygène in situ chez S. fasciatus. La comparaison entre les taux mesurés in situ et en laboratoire (TMS) sur les m mes quatre individus n'a révélé aucune différence. Il convient toutefois de souligner que ces résultats reposent sur un échantillon restreint, une contrainte liée à la complexité des déploiements sur le terrain. Ces résultats suggèrent qu'en conditions stables et représentatives de leur habitat, les sébastes maintiennent un métabolisme de base comparable à celui mesuré en laboratoire après acclimatation. Cette technique novatrice ouvre la voie à de nouvelles approches intégrant davantage la variabilité environnementale dans l'étude du métabolisme des poissons. En intégrant des expériences contrôlées et des mesures en milieu naturel, cette thèse offre une vision mécaniste de la manière dont la température, l'oxygène et l'acidification modulent la performance et la croissance du sébaste dans un GSL en rapide transformation. Les résultats montrent que la rupture de l'équilibre entre ces facteurs pourrait limiter la croissance future de cette espèce dominante. En fournissant les premières données physiologiques expérimentales de référence pour S. fasciatus, cette thèse contribue à éclairer la gestion durable de ce stock et à mieux comprendre les implications énergétiques des changements océaniques sur les poissons de fond du GSL. -- Mot(s) clé(s) en français : Métabolisme énergétique, Réchauffement, Acidification, Hypoxie, Respirométrie in situ, Changements climatiques, Croissance et efficacité alimentaire, Capacité aérobie, Golfe du Saint-Laurent, Écophysiologie. --
ABSTRACT : Over the past decades, the Gulf of St. Lawrence (GSL) has undergone rapid transformations marked by warming water masses, increasing deoxygenation, and progressive ocean acidification. These changes coincide with an unprecedented rise in the abundance of redfish, including Sebastes mentella and Sebastes fasciatus. This remarkable resurgence raises questions not only about the impacts these species may have on their environment, but also about the constraints that present and future environmental conditions will impose on their physiology, growth, and productivity. The overarching objective of this thesis was to determine how changing environmental factors in the GSL such as temperature, dissolved oxygen, and acidification, modulate the metabolism, energy acquisition, and growth of S. fasciatus. By combining long-term controlled experiments with in situ metabolic measurements, this research reveals the physiological mechanisms that may explain the growth declines observed in the wild and assesses the capacity of this commercially important species to cope with future conditions. The first chapter aimed to quantify the isolated and combined effects of temperature (2.5, 5.0, 7.5, 10.0 °C) and pH (7.75 and 7.35) on metabolic traits and growth performance of redfish over a 114-day exposure. Results show that the temperature increase projected by 2060 will have a major physiological impact. Standard metabolic rate (SMR), maximum metabolic rate (MMR), and aerobic capacity (AS) all increased linearly with temperature, indicating both higher maintenance costs and a greater energetic potential at 10 °C. However, this rise in AS was not matched by an increase in food intake, leading to lower conversion efficiency and reduced growth at 10 °C. Redfish exhibited their highest growth performance between 2.5 and 5.0 °C. The level of acidification projected by the end of the century (pH 7.35) had limited effects: a slight increase in SMR suggesting a higher acid-base regulation cost, but no measurable impact on growth, AS, or feeding efficiency. These results indicate that warming, more than acidification, represents the main constraint for this species, at least within the tested levels. The second chapter examined how different levels of dissolved oxygen (25-100% saturation) affect metabolism, consumption, feeding efficiency, growth, and condition over 105 days. Lower oxygen availability reduced MMR, SMR, and AS, while energetic performance-food intake, conversion efficiency, growth, and body condition-declined sharply below 35-40% saturation, indicating a critical zone where multiple physiological functions are impaired. These thresholds, established under controlled conditions, are likely conservative; in natural environments where waters are warming and food is becoming scarce, sensitivity to hypoxia may be even greater. These mechanisms help explain the recent declines in growth and condition observed in redfish in the GSL. Additional factors likely also contribute to this growth slowdown, including density-dependent effects on food availability and the impact of the same environmental stressors (warming, deoxygenation, and acidification) on prey species. The final chapter focused on developing an autonomous in situ respirometry system for estimating metabolic rates directly in the natural environment. The device, operational down to 30 m, enabled the first in situ measurements of oxygen consumption in S. fasciatus. Comparisons between in situ (RMR) and laboratory (SMR) rates measured in the same four individuals revealed no difference between the two. Although based on a small number of fish-a limitation tied to the logistical complexity of deployments at sea-these results suggest that under stable and representative environmental conditions, redfish maintain a baseline metabolism comparable to that measured in acclimated laboratory individuals. This innovative technique opens the door to future approaches that better integrate environmental variability into the study of fish metabolism. By combining controlled experim nts with field-based measurements, this thesis provides a mechanistic understanding of how temperature, oxygen, and acidification influence redfish performance and growth in a rapidly changing GSL. The results highlight that disruptions in the balance among these factors may limit the future growth of this dominant species. By providing the first experimental physiological baseline for S. fasciatus, this thesis supports the sustainable management of this stock and advances our understanding of the energetic implications of ocean change for demersal fishes in the GSL. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Energy metabolism, Warming, Acidification, Hypoxia, In situ respirometry, Climate change, Growth and Feeding efficiency, Aerobic capacity, Gulf of St. Lawrence, Ecophysiology.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Deslauriers, David
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Chabot, Denis et Robert, Dominique
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 :	Sébaste acadien - Métabolisme - Facteurs climatiques - Saint-Laurent, Golfe du; Sébaste acadien - Croissance - Facteurs climatiques - Saint-Laurent, Golfe du; Sébaste acadien - Écophysiologie; Sebastes fasciatus.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Date de dépôt :	16 sept. 2026 14:25
Dernière modification :	16 sept. 2026 14:25
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3613