Le succès de recrutement de la moule bleue : influence de la qualité de la ressource trophique

Nicolas Toupoint (1)

1 BOREA - Biologie des Organismes et Ecosystèmes Aquatiques

The rate of settlement-metamorphosis is one of the determinant factors for the recruitment success, and thus the populations' renewal, in benthic marine invertebrates with bentho-pelagic life-cycle. Related to the abundance and behavior of peri-metamorphic stages (competent larvae and post-larvae), the settlement rate is regulated by the interaction of multiple endo- and exogenous factors. Pre-required for the vital functioning of heterotrophic organisms, the trophic resource is an important exogenous biotic factor as it affects their physiological conditions. Its influence on recruitment is often considered in a quantitative point of view whereas laboratory researches certify the importance of its lipid quality. In such context, the main objective of the present study is to evaluate the influence of the trophic resource quality on the recruitment success, using the blue mussel (Mytilus edulis, L 1758) as biological model. The research concentrated on the potential food resources available for the peri-metamorphic stages, such as the plankton and the biofilm. A particular emphasis is given to polyunsaturated (PUFA) and essential fatty acids (EFA), which are largely recognized to be indispensable for aquatic organisms. Moreover, studies dealing with recruitment show a bentho-pelagic decoupling between larvae and recruits, an important spatio-temporal variability of the settlement, and settlement peak synchronization. Even if larval availability and behavior are often incriminated factors, origins of such phenomenon still remain uncertain. Thus, the present study proposes to provide additional response elements by producing a fine analysis of the spatio-temporal variability during the larval ontogeny. Three principal research axes constitute the project where we define the settlement as the process by which individuals associate to the substrate, and the recruitment as the number of individuals present at a time t of the benthic life: i) Considering the Cushing " match/mismatch " theory, we hypothesize that EFA concentration in the food influence the success of both settlement and recruitment. We simultaneously monitored the larval development and the trophic conditions during two successive reproductive seasons (2007 and 2008); ii) Considering biofilm as potential trophic resource, we hypothesize that the settlement rate increases with the biofilm age and its EFA content. We conditioned and performed a fine characterization of biofilms in order to test their influence on mussels' settlement success; iii) Considering the important role of behavior and physiological conditions in peri-metamorphic stages, we hypothesized an important microscale spatial variability, a bentho-pelagic decoupling, and a physiological advantage during the settlement peak. We monitored the larval development in several sites, and also the lipid quality of post-larvae and of their trophic resources. Our results highlight the predominant control of phytoplanktonic communities on the blue mussel recruitment success via two innovative processes: i) the match/mismatch with the planktonic lipid quality, and ii) the trophic settlement trigger (TST). Nutritional role of PUFA/EFA seems to be important for the recruitment of the year, but their concentration in benthic and pelagic compartments seems not to insofar as affect behavior and physiology of young mussels during the season. The latest seems to strongly respond to variations in autotrophic picoplankton (picoeukaryotes, < 2 μm) abundance within both compartments. Finally, our results show a bentho-pelagic coupling between larvae and recruits, and suggest for the first time that decoupling depends on the two typical behavioral traits of bivalves: the metamorphosis delay and the bysso-pelagic drifting. This research provides new lines of thinking about the benthic invertebrates ecology and highlights the need to consider planktonic compartment, and behavior during the larval and post-larval ontogeny when working on the population dynamics in the field. A special emphasis should be given to the trophic resources lipid quality and taxonomical composition, and the separation of the different developmental stages appears necessary to understand populations dynamic. The notion of TST constitute the major point of the study as it would rely on a cue independent from the prospected habitat that would synchronize the settlement behavior, whatever substratum quality and/or individual historic life.

Chez les invertébrés benthiques marins à cycle de vie bentho-pélagique, le taux de fixation-métamorphose est l'un des facteurs déterminant du succès de recrutement et donc du renouvellement des populations. Relié à l'abondance et au comportement des stades péri-métamorphiques (larves compétentes et post-larves), le taux de fixation est régulé par l'interaction de multiples facteurs endo- et exogènes. Prérequis du fonctionnement vital des organismes hétérotrophes, la ressource trophique est un facteur exogène biotique d'importance puisqu'elle affecte leur condition physiologique. Son influence sur le recrutement n'est souvent envisagée que d'un point de vue quantitatif alors que les recherches menées en laboratoire attestent de l'importance de sa qualité lipidique. Dans ce contexte, la présente étude a pour objectif principal d'évaluer l'influence de la qualité de la ressource trophique sur le succès de recrutement et implique la moule bleue (Mytilus edulis, L 1758) comme modèle biologique. La recherche se concentre sur les sources de nourriture potentiellement disponibles pour les stades péri-métamorphiques soit, le plancton et le biofilm. Une emphase est portée aux acides gras polyinsaturés (PUFA) et essentiels (EFA), dont le caractère indispensable aux organismes aquatiques est largement admis. De plus, les études menées sur le recrutement décrivent un découplage bentho-pélagique entre larves et recrues, une importante variabilité spatio-temporelle de la fixation, ainsi qu'une synchronisation du pic de fixation. La disponibilité en larves et le comportement sont souvent les facteurs incriminés, mais l'origine de tels phénomènes demeure encore incertaine. La présente étude propose donc d'apporter des éléments de réponse supplémentaires en fournissant une analyse fine de la variabilité spatio-temporelle au cours de l'ontogénie larvaire. Ce projet est constitué de trois grands axes de recherche dans lesquels nous définissons la fixation comme le processus par lequel les individus s'associent au substrat, et le recrutement comme le nombre d'individus présents à un temps t de la vie benthique : i) Considérant la théorie de " match/mismatch " de Cushing, nous posons les hypothèses que la concentration en EFA dans la nourriture influence les succès de fixation et de recrutement. Nous avons suivi simultanément le développement larvaire et les conditions trophiques pendant deux saisons de reproduction successives (2007 et 2008); ii) Considérant le biofilm comme une ressource trophique potentielle, nous posons les hypothèses que le taux de fixation augmente avec l'âge du biofilm et son contenu en EFA. Nous avons conditionné et caractérisé finement des biofilms en milieu naturel afin de tester leur influence sur le succès de fixation des moules; iii) Considérant le rôle important du comportement et des conditions physiologiques des stades péri-métamorphiques, nous posons les hypothèses d'une importante variabilité spatiale à petite échelle, d'un découplage bentho-pélagique et d'un avantage physiologique lors du pic de fixation. Nous avons suivi le développement larvaire dans plusieurs sites, ainsi que la qualité lipidique des post-larves et de leur nourriture. Nos résultats mettent en évidence le contrôle prédominant des communautés phytoplanctoniques sur le succès de recrutement de la moule bleue via deux processus novateurs : i) le " match/mismatch " avec la qualité lipidique du plancton et ii) le déclencheur trophique de la fixation (" trophic settlement trigger ", TST). Le rôle nutritionnel des PUFA/EFA semble important pour le recrutement de l'année, mais leur teneur dans les compartiments benthiques et pélagiques ne semble pas pour autant affecter le comportement et la physiologie des jeunes moules au cours de la saison. Ces dernières semblent répondre fortement aux variations d'abondance du picoplancton autotrophe (picoeucaryotes, < 2 μm) au sein de ces deux compartiments. Enfin, nos résultats montrent un couplage bentho-pélagique entre larves et recrues, et suggèrent pour la première fois que le découplage dépende de deux traits comportementaux typiques des bivalves : le retard de métamorphose et la dérive bysso-pélagique. Cette recherche apporte de nouvelles pistes de réflexion quant à l'écologie des invertébrés benthiques et souligne l'importance de considérer la composante planctonique et le comportement au cours de l'ontogénie larvaire et post-larvaire lors des travaux menés sur la dynamique des populations en milieu naturel. Une emphase particulière devrait être portée sur la qualité lipidique et la composition taxonomique de la ressource trophique, et la séparation des différents stades de développement semble nécessaire pour comprendre la dynamique des populations. La notion de TST constitue le point majeur de l'étude puisqu'il s'agirait d'un signal indépendant de l'habitat prospecté qui synchroniserait un comportement de fixation, peu importe la qualité du substrat et/ou l'histoire de vie des individus.

Mots clés: larvae; post-larvae; settlement; trophic settlement trigger; lipids; fatty acids

Mots clés: Mytilus edulis; larve; post-larve; fixation; match-mismatch; déclencheur trophique de la fixation; biofilm; lipides; acides gras

Domaines: Ecologie, Environnement

Nicolas Toupoint. Le succès de recrutement de la moule bleue : influence de la qualité de la ressource trophique. Ecologie, Environnement. Université du Québec à Rimouski, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00726985⟩