Stage M2 2022 : Maturité objective des poissons par l’histologie quantitative – Cas du rouget-barbet (Mullus surmuletus) dans le gofle de Gascogne

Offre de stage de Master 2, année universitaire 2021-2022

Lieu du stage : IFREMER, laboratoire Ressources Halieutiques de Port-en-Bessin.

Encadrement : Laurent Dubroca et Carine Sauger (IFREMER RH Port-en-Bessin)

Equipes scientifiques impliquées : IFREMER RH Port-en-Bessin (L. Dubroca, C. Sauger), IFREMER EMH Nantes (Y. Vermard), UMR BOREA, université de Caen Normandie (C. Berthelin et K. Kellner), CMAbio, université de Caen Normandie (N. Elie) .

Résumé : Le cycle sexuel des poissons est un paramètre essentiel à la compréhension des dynamiques des populations exploitées. Sa mesure individuelle fait appel à une lecture visuelle des paramètres macroscopiques des gonades, dont les résultats présentent une grande incertitude. Ce stage de M2 s’insère dans les projets MATO (MATurité Objective des poissons par l’histologie quantitative) qui se propose de lever cette incertitude en utilisant l’histologie quantitative et en élaborant une grille de lecture macroscopique objective reflétant la maturité réelle des individus, et ACOST (Amélioration de la COnnaissance sur des STocks du golfe de Gascogne : Lieu jaune, Maigre, Merlan et Rouget-barbet ), car le modèle biologique utilisé pendant le stage sera le rouget-barbet.

Contexte : La maturité sexuelle est une étape du développement d’un organisme au cours de laquelle il acquiert la capacité de se reproduire et participe à l’accroissement de la population. La mesure de cet état est donc un paramètre essentiel à la compréhension de la dynamique des populations naturelles. Chez les poissons, la détermination de la maturité utilise classiquement une lecture visuelle des caractères macroscopiques des gonades d’un individu (taille, couleur, texture). Si des protocoles nationaux et européens existent afin d’harmoniser ces lectures (ICES, 2018), il existe une grande variabilité dans la détermination de cet état en fonction de l’opérateur. Les lectures de maturité effectuées par différents opérateurs expérimentés montrent des différences de l’ordre de 30% à 50%, l’incertitude la plus élevée se retrouvant dans la détermination des stades précoces de maturité (d’immature à la première maturité). Les conséquences de ces incertitudes sont triples. Elles entravent tout d’abord la compréhension fine des mécanismes régissant les évolutions des traits d’histoire de vie des populations exploitées (Marty et al, 2014). Ensuite elles questionnent la qualité des quelques 30000 mesures de maturité effectuées chaque année par l’IFREMER sur plus de 80 espèces. Et enfin elles impactent la mise en place des modèles d’évaluation des stocks dans les groupes de travail de l’ICES et de la CGPM et donc par extension les politiques de gestion des stocks à l’échelle européenne.
Pour lever les incertitudes liées aux mesures macroscopiques des états de maturité, il convient d’établir un lien entre paramètres macroscopiques et la phase de maturité réelle des gonades. L’étude des tissus gonadiques en couplant l’histologie et la stéréologie permet d’obtenir une information objective quant à l’état de maturité de l’individu. Par exemple, la présence et le stade des cellules de la lignée germinale permet d’établir sans ambiguïté si l’individu participe ou non à la reproduction (Tyler, 1996). Des liens pourront alors être construit entre les paramètres macroscopiques de la gonade et ceux du poisson (mesurés lors du prélèvement) et la phase réelle de maturité qui sera déterminée par l’analyse des données quantitatives. L’apprentissage statistique supervisé (arbre de régression multiple, forêt aléatoire, apprentissage profond) permet par exemple de lier numériquement les observations macroscopiques multivariées avec la maturité individuelle et d’identifier objectivement les critères macroscopiques les plus discriminants. Le modèle statistique sous-jacent permet alors de corriger les observations de maturité existantes en réévaluant le stade de maturité à partir des données macroscopiques bancarisées. De plus il peut ainsi produire (1) une échelle macroscopique opérationnelle qui permet l’acquisition de données sur le terrain en s’affranchissant de la lecture histologique et (2) de corriger les données historiques en fonction des paramètres disponibles.

Enfin, au delà de l’analyse des structures cellulaires de la gonade femelle, les mesures individuelles relatives à la maturité sexuelle peuvent être intégrées à l’échelle de la population correspondante. Les normes de réactions résultantes renseignent alors le profil des phénotypes qu’un génotype exprime dans un ensemble donné d’environnements. L’évolution temporelle et spatiale associée, mise en perspective par des indicateurs pouvant influencer le devenir des individus (température, disponibilité en proies, pression de pêche…) peut être analysée et renseigne alors sur les principales composantes influençant la dynamique de la population considérée (Mary et al. 2014).

Objectifs du stage : le travail à développer pendant le stage vise à appliquer cette approche sur un perciforme – le rouget barbet de roche (Mullus surmuletus) – à partir d’échantillons collectés en Manche et dans le Golfe de Gascogne. Les enjeux du stage sont doubles. D’un point de vue scientifique l’étudiante ou l’étudiant participera à l’apport des connaissances fondamentales sur la biologie de cette espèce pour deux écosystèmes contrastés. D’un point de vue opérationnel, ce stage permettra de participer à la mise au point des méthodes d’analyses faisant un lien direct entre l’acquisition de connaissances et leurs utilisations opérationnelles pour la gestion des stocks. D’un point de vue pratique, ce projet se veut intégrateur pour l’étudiante ou l’étudiant. En plus de l’analyse bibliographique, des analyses statistiques à mener sur les jeux de données existants et à la rédaction du rapport de stage, elle ou il devra participer à la collecte des échantillons, à l’élaboration des lames histologiques ainsi qu’à leurs analyses en imagerie quantitative (voir Sauger et al. 2019 et Kellner & Sauger 2019). Pour cela, ces travaux bénéficieront de l’expertise des différentes équipes impliquées dans le projet MATO. Des aller-retours entre les équipes basées à Caen et à Port-en-Bessin seront à prévoir.

Au-delà du rapport de stage, il est prévu que l’étudiante ou l’étudiant participe à la rédaction de protocoles liés à l’identification des cellules germinales, et aura l’occasion de présenter les résultats du stage durant les journées de l’AFH (Association Française d’Halieutique) qui auront lieu en 2022. Ce stage se déroulera sur une période de 6 à 8 mois en 2022, en fonction des disponibilités de l’étudiante ou de l’étudiant. Il bénéficie d’une indemnité mensuelle (de l’ordre de 680 euros net incluant la prime de repas). Les projets MATO et ACOST couvre les frais de missions liés aux déplacements de ce stage.

Candidature : une lettre de motivation ainsi qu’un CV sont à envoyer par mail à [email protected] & [email protected] Profil recherché : formation en écologie ou en halieutique, un intérêt pour la multidisciplinarité en écologie (le stage se plaçant à la croisée de plusieurs disciplines : biologie du développement, écologie quantitave et halieutique) et une bonne connaissance de l’utilisation de R (gestion de données, analyses statistiques).

Références
ICES, “Report of the Workshop for Advancing Sexual Maturity Staging in Fish (WKASMSF),” International Council for the Exploration of the Sea, Copenhagen, Denmark, 38, 2018. [Online]. Available: https://www.ices.dk/community/Documents/WKASMSF%20Report%202018.pdf
L. Marty, M.-J. Rochet, and B. Ernande, “Temporal trends in age and size at maturation of four North Sea gadid species: cod, haddock, whiting and Norway pout,” Marine Ecology Progress Series, vol. 497, pp. 179–197, Feb. 2014, doi: 10.3354/meps10580.
K. Kellner and C. Sauger, “Lexique des structures histologiques des ovaires et de l’ovogenèse de la plie, Pleuronectes platessa (Linné, 1758),” IFREMER, Jul. 2019. [Online]. Available: https://archimer.ifremer.fr/doc/00501/61234/
C. Sauger, J. Quinquis, L. Dubroca, S. Parrad, K. Kellner, and C. Heude-Berthelin, “Sample collection protocol for the extraction of female gonads in the megrim (Lepidorhombus spp.) for maturity staging through histology,” IFREMER, Dec. 2019. [Online]. Available: https://archimer.ifremer.fr/doc/00595/70724/
Tyler C.R., Sumpter J.P. (1996). Oocyte growth and development in teleosts. Fish Biol. Fish. 6, 287‑318.

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