Description du programme de recherche

Par ailleurs, il restait une population exceptionnelle dans sa capacité à coloniser des zones de frayères et de grossissement situées très loin des rivages marins : celle de l’axe Loire-Allier. Ces animaux sont capables d’effectuer une migration en eau douce pouvant avoisiner 1000 kilomètres. Des actions ont été entreprises pour permettre la restauration de ces « grands saumons de Loire» ces dernières années : fermeture de la pêche sur le bassin de la Loire, construction de dispositifs assurant la libre circulation, destruction de barrages interdisant la remontée et l’accès aux frayères…

En 1994, le Ministère de l’Environnement met en place le projet « Plan Loire Grandeur Nature » qui prévoit notamment le financement de la plus grande salmoniculture de repeuplement d’Europe. La maîtrise d’ouvrage de cette salmoniculture est alors confiée au Syndicat Mixte d’Aménagement du Haut-Allier (SMAT). le 10 juillet 2001, la Salmoniculture du Haut Allier, située à Chanteuges en Haute-Loire, est inaugurée. Son objectif prioritaire, grce à la production de 200 000 smolts annuels, est de recoloniser l’ensemble du bassin Allier, et des axes Vienne-Creuse-Gartempe et Loire-Arroux, en saumon de souche Allier, et d’assurer la conservation de ce poisson. Le repeuplement est un des moyens très fréquemment utilisés pour restaurer une population de salmonidés avec pour objectif la conservation de la variabilité génétique et phénotypique (Youngson et Verspoor, 1999) et d’obtenir une population autosuffisante. Cette pratique consistant à introduire ou à soutenir les effectifs d’une population grâce à des sujets produits en pisciculture présente toutefois de nombreuses limites techniques et financières (Aprahamian et al., 2003) ainsi que de nombreux risques, notamment génétiques, sur les populations résidentes. De plus, dans le cas des très longues rivières comme la Loire, le succès des repeuplements dépend totalement de la capacité physiologique des smolts à effectuer la très longue migration de dévalaison et à s’adapter au milieu marin. 

Diverses revues sur la smoltification, véritable métamorphose de préadaptation à la vie océanique, sont disponibles : Hoar (1976), McCormick et Saunders (1987), Boeuf (1993), McCormick (1998). Parmi les mécanismes mis en jeu lors de cette transformation, et nécessaires au passage en mer, l’osmorégulation est assurée pour partie grâce à l’activité excrétrice d’ions par les branchies. Ainsi la (Na+K+)-ATPase a été identifiée comme déterminante (Boeuf, 1993 ; Marshall, 1995). Toutefois, malgré la mise en place des mécanismes pré-adaptatifs aux nouvelles conditions, la « fenêtre physiologique » durant laquelle le smolt pourra s’adapter serait une période limitée de quelques semaines dans sa vie (Berglund et al. 1992 ; Boeuf, 1993). Dans le cas spécifique de la Loire, l’arrivée tardive des smolts en zone estuarienne peut entraîner des mortalités massives résultant, d’une part de la perte de la capacité d’adaptation à l’eau salée (« fenêtre physiologique ») et d’autre part, de l’arrivée en zone estuarienne dans des conditions environnementales (« fenêtre écologique ») défavorables (température, oxygénation…). La survie des smolts et le succès du repeuplement dépendent ainsi de l’adéquation entre les deux fenêtres.

Dévalaison de smolts à Langeac

L’objectif du présent projet est donc de préciser les conditions de dévalaison des smolts, de vérifier leur adéquation avec l’état du milieu, et d’envisager des modifications dans les modalités d’élevage, de libération et de repeuplement, afin de mieux synchroniser fenêtres écologique et physiologique. Ainsi, une meilleure connaissance des mécanismes physiologiques et comportementaux doit  permettre d’améliorer les résultats des programmes de restauration en favorisant les stratégies de repeuplement les plus adaptées aux caractéristiques de la souche utilisée et aux conditions environnementales rencontrées avant et pendant la migration.

 

1 Caractérisation physiologique du smolt de la souche Allier

Cette phase a pour objectif de définir :

• la période et les mécanismes de déclenchement et de déroulement de la migration  
•  la fenêtre physiologique d’adaptation potentielle à l’eau de mer 

Parmi les axes neuroendocriniens, l’axe thyréotrope est l’axe-clé pour l’induction des changements métamorphiques chez les Vertébrés. Chez le saumon, les hormones thyroïdiennes sont effectivement impliquées dans l’induction de nombreux changements anatomiques, caractéristiques de la smoltification, ainsi que dans le déclenchement du comportement migratoire (Hoar, 1976 ; Boeuf, 1993). Cependant, d’autres hormones,  comme l’hormone de croissance (GH) ou le cortisol, interviennent également dans la smoltification, en particulier pour la capacité d’adaptation à l’eau de mer (pour revue : Boeuf, 1993).

Mesure du taux de matière grasse chez le smolt

 

Si le suivi des hormones périphériques plasmatiques a été largement documenté par le passé, très peu de données, faute d’outils endocriniens, ont porté sur les mécanismes cérébro-hypophysaires du contrôle et du déclenchement de la smoltification.Nous projetons de caractériser et de suivre l’activité des axes neuroendocriniens aux niveaux cérébral et hypophysaire. L’ensemble des travaux décrits ci-dessus sera mené sous le contrôle des équipes du Dr Sylvie Dufour, UMR CNRS/MNHN/UPMC 5178, MNHN, Paris, et du Pr Gilles Bœuf, UMR 7628 au Laboratoire Arago à Banyuls, qui possèdent cette expertise.  

 

2 Caractérisation génétique des stocks à la salmoniculture de Chanteuges

 Lors des programmes de restauration, le choix de la souche autochtone ou d’une souche issue du cours d’eau le plus proche est préférable (Dumas et Prouzet, 1994). Toutefois, dans le cas de la rivière Allier, ces programmes de restauration du saumon ont débuté à partir des années 1920. Ils ont consisté à la réintroduction dans la rivière de jeunes saumons issus de différentes origines (Canada, Baltique, Ecosse…). Cet apport de souche externe à l’Allier a pu modifier certains aspects, notamment le comportement migratoire. Aussi, afin de pouvoir caractériser le stock de géniteurs de la salmoniculture du Haut-Allier, des analyses génétiques appropriées doivent être mises en place. Ceci se fera avec la collaboration du groupe de E. Verspoor du Freshwater Research Laboratory à Pitlochry en Ecosse. Les travaux sont basés sur 15 loci de tétranucléotides, séquences de microsatellites, retenues pour l’espèce. Cinq juvéniles de chacune des 15 familles dérivées de croisements avec le stock de base seront typés et comparés avec des individus sauvages. Nous pourrons ainsi déterminer les relations avec la population d’origine sauvage.

 

Mâle lors de la reproduction

 3 Détermination de l'efficacité des repeuplements

Cette étude doit permettre d’ajuster et d’optimiser les différents produits issus de la salmoniculture de Chanteuges en précisant notamment : 

• les meilleures zones de survie et de croissance des juvéniles. En effet, des différences notables en termes de capacité d’accueil ont été mises en évidence sur l’ensemble des zones de production, 

• les stades de déversement les plus appropriés.

Sur le bassin de l’Allier, les juvéniles de saumons sont introduits à différents stades :

-          œufs placés dans les incubateurs de terrain

-          alevins nourris de 1 à 5 mois

-          saumoneaux de un an 

• les densités optimales. En rivière la survie de l’œuf au smolt est en partie dépendante de la densité (Jonsson et al. 1988). L’explication réside dans le fait que des mécanismes compensatoires (compétition intra et interspécifique) entrent en ligne de compte. Le suivi des populations de tacons est effectué depuis de nombreuses années par pêche à l’électricité réalisées selon un protocole standardisé. Ces opérations de captures seront réalisées en collaboration avec le Laboratoire de Biologie des Protistes UMR CNRS 6023 -Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand, qui étudie et compare cinq secteurs de déversement d’alevins sur l’Allier (de Brioude à l’amont de Langogne).  Des prélèvements sur un échantillon représentatif de la population permettront, après analyse génétique, de caractériser la population et de différencier les sujets issus de la reproduction naturelle de ceux issus de la salmoniculture de Chanteuges. Des analyses inter annuelles des captures et de ces prélèvements contribueront à améliorer nos connaissances sur la réussite des différents stades de déversement, sur les zones les plus propices à la survie et au développement des juvéniles et enfin sur les mises en charges permettant d’optimiser le potentiel naturel. Ces précieuses informations contribueront à la définition et à l’ajustement du programme annuel de repeuplement.    

4 Modalités de la migration en Loire

notamment sur la rivière Columbia et sur la Snake river dans le cadre du programme « Smolt monitoring by federal and non federal agencies » pour les saumons du pacifique (chinook, coho, sockeye et truite steelhead) et au Nouveau Brunswick (Canada) pour le saumon atlantique. A l’aide de moyens similaires, notre étude permettra de préciser la période de dévalaison en France et de mieux appréhender les éventuels retards pris lors de cette phase par les smolts.Pour déterminer de façon plus précise l’arrivée et le passage en estuaire du contingent de smolts en milieu naturel, des pêches au guideau, à environ une centaine de kilomètres de l’estuaire, seront réalisées par Monsieur PERRAUD pêcheur professionnel. Des travaux préliminaires nous ont permis de recapturer des poissons marqués. En parallèle, une étude sera menée avec l’Institut des Sciences de l'Ingénieur de l'Université Blaise Pascal- Clermont-Ferrand. L’objectif est de modéliser en bassin les déplacements des poissons puis de comparer les données avec celles obtenues sur le terrain. Des prélèvements réalisés sur ces mêmes lots de poissons permettront de mettre en relation la dévalaison effective et l’état physiologique initial des poissons. Si, comme le confirment de nombreux auteurs (Mills (1964), (Osterahl 1969) Bagliniere (1976), Claridge and Gardner (1978), Fried et al. (1978), (Solomon 1978) Raymond (1979), Jonsson and Rund Hansen (1985) Jonsson (1991), Wallace and Collins (1997), un seuil de température ou un cumul de degrés jour est nécessaire à l’enclenchement de la migration, le début de la dévalaison pourrait être observé beaucoup plus tard sur les parties très amont du cours d’eau. L’utilisation d’un piége et la capture de smolts en migration pendant trois ans, sur les zones de production très en amont devrait nous permettre de confirmer ou d’infirmer l’hypothèse d’un départ tardif.

5 Caractérisation du milieu et de son évolution

Cette phase permettra dans un premier temps de suivre un certain nombre de paramètres physico-chimiques essentiels à la survie et au transfert des smolts en mer (notamment température et oxygène).   Elle se traduira par une synthèse des données bibliographiques sur les 20 dernières années et définira les évolutions probables pour les années à venir.  On peut constater (Lair, 2000) que les efforts de traitement des eaux usées sur la partie amont du bassin de la Loire se traduisent par une stabilisation des apports en Loire moyenne, mais les fluctuations des concentrations sont très liées au débit. De plus, l’eutrophisation de la Loire et l’évolution régulière de la température de près de +1,5°C sur les 20 dernières années, peuvent être un facteur limitant pour la survie des smolts en cours de dévalaison.  Concernant l’estuaire, la dégradation de la qualité hydrobiologique sur la partie basse de la Loire a eu pour conséquences des mortalités estivales très importantes notamment de mulets (Sauriau, 1991). L’utilisation des ressources hydrauliques du fleuve à travers les aménagements industriels, portuaires et urbains ont refaçonné la morphologie de l’estuaire entraînant la modification de sa courantologie et l’amplitude du bouchon vaseux.  Ce suivi permettra de préciser les périodes actuelles et à venir, incompatibles avec la survie ou le transfert des smolts en eau de mer  En complément, une thèse réalisée sous la direction du Dr. Christian Desvilettes et du Pr. Gilles Bourdier, au sein de l’équipe "Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes aquatiques" UMR CNRS 6023 en collaboration avec le Conservatoire du Saumon Sauvage, doit permettre de comparer cinq secteurs de déversement d’alevins sur l’Allier (Brioude, Cerzat, Prades, St-Haon et Langogne). Elle a pour objectif de déterminer les principaux paramètres influençant la croissance des juvéniles de saumon. En fonction du comportement et du régime alimentaire des tacons, nous essayerons d’évaluer la quantité et la qualité (apport en nutriments essentiels) des proies disponibles. Ces données seront recoupées avec l’état écologique des secteurs étudiés et les éventuelles dégradations observées.  

6 Synthèse et bilan

 Quelle est la compatibilité entre la fenêtre « physiologique » des smolts et la fenêtre « écologique » de dévalaison et de contact avec l’océan ? Nous procèderons à une synthèse des actions à mettre en œuvre pour améliorer le taux d’animaux capables d’atteindre la mer, puis de s’y développer et enfin de revenir. Ces éléments seront utilisés pour des actions

à court terme :

o        doit-on influencer les conditions d’élevage pour réduire le déphasage s’il existe ?

o        doit-on envisager des actions sur les conditions de déversement ?

à moyen et long termes :

o         quels sont les facteurs limitants observés lors de la dévalaison ? Quelles doivent être les actions à mettre en œuvre pour les réduire, voire les supprimer