Academic literature on the topic 'Reproduction (biologie) – Environnement'

Avant-propos La demande mondiale en produits d’origine animale est en forte expansion1 et l’élevage est l’une des activités agricoles les plus fortement créatrices d’emploi et de valeur ajoutée, tant au niveau de la production et des services qu’elle utilise, que des filières de produits animaux. Mais dans le même temps, l’élevage doit faire face à des enjeux sociétaux qui nécessitent des évolutions importantes dans les modes de production : besoin de compétitivité encore accru, méthodes d’élevage contestées vis-à-vis des atteintes à l’environnement, du respect du bien-être animal et de l’usage des médicaments. Il s’agit de réfléchir ces défis au niveau européen et mondial. Produire plus, mieux et à moindre coût doit contribuer à assurer la sécurité alimentaire mondiale et à répondre aux attentes européennes en termes de systèmes de production et de marchés très diversifiés. L’Europe a ici une responsabilité toute particulière car si elle ne peut pas nourrir le monde, il est de sa responsabilité, en tant que région où la demande sociale est aujourd’hui la plus élevée, de montrer comment concilier production et environnement. Outre les innovations et les adaptations des systèmes d’élevage (cf. Numéro spécial de la revue « Quelles innovations pour quels systèmes d’élevage ? », Ingrand S., Baumont R. (Eds). INRA Prod. Anim., 27, 2), les réponses passent aussi par la recherche d’animaux qui soient d’une part, plus efficients pour transformer leur ration et plus faciles à élever dans une large gamme de conditions climatiques et de systèmes d’élevage et, d’autre part, adaptables face à des aléas climatiques, sanitaires ou économiques tout en préservant la santé, le bien-être et la qualité des produits. Par le passé, la recherche de la maximisation des performances de production (ex : vitesse de croissance, quantité de lait par lactation…) a conduit à des animaux de plus en plus spécialisés. Dans la plupart des filières, cette maximisation s’est accompagnée d’une dégradation des autres aptitudes d’élevage, aujourd’hui source d’inefficience en élevage. La recherche d’une plus grande robustesse (définie comme la capacité pour un animal d’exprimer son potentiel de production dans une large gamme d’environnements sans pour autant compromettre sa santé et son bien-être) devient une priorité. Dans le même temps,l’accès à des techniques d’exploration fonctionnelle toujours plus performantes, les innovations en cours d’appropriation ou à venir dans le domaine de la génomique ouvrent des perspectives d’investigation nouvelles plus précises. Dans ce contexte d’évolution des demandes et des possibilités d’investigation, les projets de recherche en sciences animales doivent être plus systémiques, prédictifs et permettre d’établir des relations fonctionnelles de plus en plus fines entre le phénotype des animaux, leur génotype et le milieu dans lequel il s'exprime. Face au développement spectaculaire des connaissances sur le génome, il y a un manque criant de connaissances sur l’expression des phénotypes, connaissances qui devraient permettre de répondre au mieux à une double finalité en termes d’exploitation de la variabilité des aptitudes animales : i) une sélection éclairée vers des objectifs majeurs pour améliorer l’efficience de la production et la robustesse des génotypes, et ii) un élevage de précision qui valorise la variabilité individuelle des animaux pour gagner en efficience et en résilience à l’échelle du troupeau, ou pour améliorer la conduite des animaux d’un génotype donné. En effet, d’un coté les progrès réalisés par la sélection génomique permettent aujourd’hui de repenser les critères de sélection et de les diversifier tout en raccourcissant les délais entre la définition des objectifs et l’amélioration effective des cheptels, mais cette sélection entraine de nouveaux besoins de phénotypage car elle nécessite la caractérisation d’unepopulation de référence. D’un autre coté, la connaissance plus fine de l’animal associée aux technologies en émergence de l’élevage de précision permettra de mieux piloter la conduite d’élevage pour améliorer l’efficience de l’alimentation ou de la reproduction par une approche individuelle à l’animal, ainsi que par la production d’alertes à destination de l’éleveur pour un diagnostic précoce des troubles permettant d’anticiper les ajustements requis. Le phénotypage est ainsi l’un des principaux défis que doit relever les recherches en production animale et a été reconnu comme tel par l’INRA. Deux types de phénotypage peuvent être envisagés : le phénotypage des caractères d’intérêt socio-économique et le phénotypage de caractères plus élémentaires. Les phénotypes d’intérêt socio-économique constituent la finalité recherchée. Ils résultent de mécanismes faisant appel à des régulations complexes, ils sont d’autant plus onéreux à mesurer qu’il s’agit de critères zootechniques qui doivent être observés sur des pas de temps longs. La recherche de phénotypes plus élémentaires et plus proches du mécanisme causal rend plus facile l’identification des gènes responsables. Ce phénotypage fin implique de réaliser des mesures particulièrement approfondies et à des échelles élémentaires (au niveau moléculaire, cellulaire, tissulaire…) des caractéristiques biologiques de l’animal qui expliquent un phénotype complexe observé à l’échelle de l’animal. Le phénotypage à haut débit signifie qu’une méthode de mesure des phénotypes fiable, automatisable et rapide est établie de sorte que le processus de mesure permette de générer un grand nombre de données dans un laps de temps court. Le haut débit peut s’appliquer au phénotypage fin tout comme à celui des caractères d’intérêt zootechnique. Les contributions significatives qui pourront être attendues d’un phénotypage animal fin et à haut débit concernent la biologie prédictive, à savoir la prédiction des performances à partir de caractères simples observables précocement, nécessaire notamment à la gestion des produits, à la conduite de l’élevage et à la sélection animale. Ce dossier propose le fruit d’une réflexion globale des chercheurs de l’INRA sur les perspectives qu’offre le phénotypage des animaux pour répondre aux enjeux des productions animales. Cette réflexion a eu pour objectif de définir les grands enjeux de connaissance autour du phénotypage animal et de faire émerger les questions de recherches prioritaires, transversales ou spécifiques aux différentes filières animales ainsi que les verrous techniques qui sont soulevés. Cette réflexion a été conduite par un groupe de douze chercheurs2 des départements de « Génétique Animale », « Physiologie Animale et Systèmes d’Elevage » et « Santé Animale » travaillant dans des disciplines et sur des espèces variées, missionné par la Direction Scientifique Agriculture de l’INRA. La réflexion de ce groupe s’est appuyée sur celle d’un collectif plus large de chercheurs INRA travaillant sur les animaux d’élevage par le biais d’un séminaire organisé en mai 2013 ainsi que par la rédaction partagée des articles de ce dossier. L’amélioration de la robustesse des animaux d’élevage étant un objectif central, le premier article de ce dossier développe une approche systémique de la robustesse des animaux d’élevage pour répondre au mieux à une double finalité en termes d’exploitation de la variabilité des aptitudes animales pour la sélection et pour la conduite de l’élevage. Les recherches sur le phénotypage doivent être accompagnées d’une ontologie générique c’est-à-dire d’une représentation et d’un langage communs pour partager les données et les connaissances, ainsi que l’explicite le second article de ce numéro. L’objet des trois synthèses suivantes est de mettre en perspective les fronts de science (phénotypage du microbiote intestinal), les enjeux de connaissance et les verrous techniques encore à lever pour permettre des productions animales de qualité (phénotypage de la qualité des produits) et en quantité (phénotypage de l’efficacité alimentaire), à moindres coûts économique et environnemental. 1 Selon la FAO et l’OCDE, la progression de la consommation de protéines d’origine animale sur la planète devrait se poursuivre au rythme de + 2 à + 3%/an au cours de cette décennie. Sur la période 2000-2050, la consommation totale des viandes devrait progresser de l’ordre de + 70% pour une population en augmentation de + 20%. Selon les mêmes sources et pour la même période la consommation de lait et produits laitiers dans les pays émergents devrait passer de 45 à 78 kg par habitant.

La maturation sexuelle de l’anguille est sous la dépendance des facteurs rencontrés lors de sa migration océanique de reproduction. Nous avons abordé l’étude des effets des facteurs environnementaux sur la fonction gonadotrope de l’anguille européenne, Anguilla anguilla par une double approche : en étudiant les effets de la pression hydrostatique, facteur caractéristique d’une migration en profondeur, et ceux de la mélatonine, médiateur de paramètres environnementaux. Nous démontrons que la pression (séjour en caisson hyperbare) stimule l’axe hypophyse- gonades et peut ainsi représenter l’un des facteurs impliqués dans la stimulation de la reproduction de l’anguille. Nous montrons qu’un traitement à la mélatonine a un effet négatif sur l’axe hypophyse- gonades, qui résulterait de son action stimulatrice sur les systèmes dopaminergiques. Par ce mécanisme, la mélatonine représente une voie possible de la modulation de l’axe gonadotrope par les facteurs environnementaux chez l’anguille
Environmental factors that the eels encounter during their migration would play an important role in the stimulation of eel pubertal development. We investigated the effects of environmental factors on gonadotropic function in the European eel, Anguilla anguilla, by a double approach: we studied the effects of hydrostatic pressure, a factor linked to a migration at depth, and the effects of melatonin, a mediator of environmental parameters. We demonstrated that hydrostatic pressure (stay in hyperbaric tank) stimulated eel pituitary-gonad axis and for this it could represent one of the oceanic factors involved in the stimulation of eel reproduction. We showed that melatonin had a negative effect on eel pituitary-gonad axis probably due to its stimulatory effect on dopaminergic systems. Such a mechanism could represent a pathway by which environmental factors would regulate gonadotropic axis in the eel

Un des moyens de développer durablement l’aquaculture européenne est la domestication d’espèces locales. Etant donné les coûts liés à la domestication d’une espèce, la mise en œuvre d’une démarche générique semble pertinente. Ainsi, l’analyse de 29 traits reproducteurs a généré une classification en 10 groupes structurés par la période de ponte et la température d’incubation des œufs. L’objet de cette thèse est de tester la pertinence de ces regroupements en étudiant l’effet d’une photophase constante longue PC et naturelle PN sur l’induction du cycle de reproduction chez des pondeurs printaniers précoces PPP (perche, sandre, gardon et brochet) et un pondeur printanier tardif PPT (rotengle). Au cours de ce travail, nous avons analysé des paramètres morpho-anatomiques, histologiques et physiologiques pour étudier les effets des traitements photopériodiques. De fortes similarités de réponse au traitement photopériodique entre les PPP ont été observées avec une inhibition du cycle de reproduction sous PC et une induction du cycle de reproduction sous PN. Si le développement gonadique et les teneurs en E2 et vitellogénine chez les femelles semblent être affectés de la même manière chez les espèces du même groupe, les teneurs en androgènes chez les deux sexes présentent des réponses espèce-spécifiques. Ceci suggère l’existence de mécanismes de régulation spécifiques qui semblent avoir peu de conséquences zootechniques. En conclusion, les similarités entre les PPP apportent des éléments de réponse sur la pertinence des regroupements surtout au niveau des paramètres les plus intégrateurs et sur la pertinence de la démarche générique qui s’appuie sur la biologie comparée
A way for the development of a sustainable inland aquaculture is the domestication of local species. As domestication usually results from a long, costly and empirical zootechnical process, the use of classifications could be a relevant strategy. In our laboratory, a generic method was developed based on grouping species sharing similar reproductive traits (29) and resulted in 10 clusters structured by spawning period and temperature of egg incubation. The aim of this work is to assess the relevance of this clustering by testing the effect of constant long (CP) and natural photoperiod (NP) on the onset of the reproductive cycle in “early spring” ESS (Eurasian perch, pikeperch, roach and pike) and a “late spring” spawner LSS (rudd). This work is based on a morpho-anatomic, histological and physiological analysis of the broodstock to study the effect of photoperiod treatments. Strong similarities were shown in the response of the ESS with inhibition of the reproductive cycle under CP and induction under NP. The gonadal development and the plasma levels of E2 and vitellogenin showed similar responses to the photoperiodic treatment between ESS, while, the androgens levels showed different responses even in species belonging to the same group and the same family. The observed similarities allow us to provide an evidence about the relevance of clusters especially for the most integrative parameters. However, even if extrapolation of current knowledge may be possible from Eurasian perch to other ESS especially for zootechnical purposes, the mechanisms of gonadogenesis regulation and especially androgenesis may be different between the studied species

L'étude des mécanismes endocriniens est particulièrement intéressante du fait du rôle majeur des hormones dans la régulation des interactions entre la physiologie d'un organisme, son comportement, et les modifications de son environnement. Cette thèse s'est intéressée aux relations entre le statut hormonal, les performances de reproduction et le succès reproducteur d'un oiseau marin longévif, le manchot Adélie Pygoscelis adeliae, dans un contexte environnemental soumis à des changements. Le statut endocrinien de manchots mâles a été manipulé en utilisant des implants dégradables sous-cutanés diffusant l'hormone d'intérêt ou un inhibiteur de sa sécrétion. Les effets d'une modification des niveaux d'hormones sur l'investissement parental pendant l'incubation ont été mesurés à l'aide d'observations directes et d'oeufsfactices enregistrant les paramètres d'incubation. Les niveaux de corticostérone - hormone dite de stress, de prolactine - hormone des soins parentaux, et de testostérone - hormone liée aux comportements sexuels et à l'agressivité, ont été manipulés. Les effets d'une augmentation des niveaux de corticostérone sur les performances et le succès reproducteur pendant la période de l'élevage des poussins ont également été mesurés. Enfin, les conséquences d'une légère élévation des niveaux de corticostérone pendant l'ensemble de la saison de reproduction en termes de comportement et de succès reproducteur ont été examinées. Une augmentation des niveaux de corticostérone a globalement diminué les performances et le succès de reproduction. D'autre part, une modification des niveaux de prolactine ou de testostérone a affecté la durée etles paramètres d'incubation, suggérant une implication de ces deux hormones dans le contrôle de la phénologie de la reproduction. Les résultats présentés dans cette thèse mettent l'accent sur le fait que la relation entre statut endocrinien et performances de reproduction est dose, état et contexte dépendante. Nos résultats illustrent le rôle majeur des hormones étudiées dans la régulation de l'effort reproducteur, et soulignent également l'importance de considérer les interactions entre les organismes et leur environnement.

Les travaux réalisés dans cette thèse abordent certaines questions relatives à la dynamique des populations dans un environnement aléatoire. L'environnement aléatoire est décrit par un processus Markovien à valeurs dans un espace fini et qui, en appliquant certaines forces sur le choix des taux vitaux, dirigera la dynamique de la population. Lorsque la dynamique est modélisée par un processus de naissance et de mort, on répondra à la question : quand est-ce qu'on a une extinction presque sûre d'une population ? (Bacaër and EdDarraz, 2014). Lorsque la dynamique est déterministe, nous avons démontré un résultat bien connu pour la taille finale d'une épidémie (Ed-Darraz and Khaladi, 2015) Bacaër N, Ed-Darraz A (2014) On linear birth-and-death processes in a random environment. J Math Biol. 69 (1) :73-90 Ed-Darraz A, Khaladi M (2015) On the final epidemic size in random environnement, Math. Biosc 266 : 10-14
This thesis addresses some issues associated with population dynamics in random environment. Random environment is described by a Markov process with values in a finite space and which, involve certain forces on the choice of vital rates, will lead the population dynamics. When the dynamic is modeled by a birth and death process, we will answer the question : When almost surely extinction settled ? (Bacaër and Ed-Darraz, 2014). In (Ed-Darraz and Khaladi, 2015) we are interested to the final size of an epidemic in random environment. J Math Biol. 69 (1) :73-90 Ed-Darraz A, Khaladi M (2015) On the final epidemic size in random environnement, Math. Biosc 266 : 10-14

La determination des caracteres du milieu inherent a la reproduction de sardina pilchardus a montre que la ponte de celle-ci se deroule essentiellement dans deux zones (cap mejean - cap couronne et baie de cassis) d'enrichissement (upwelling) du golfe de marseille. Le refroidissement automnal conditionne le debut de la reproduction. La production d'ufs ne depend aucunement de la forme de la courbe de reproduction: il semble y avoir une autoregulation de la potentialite au sein du stock de geniteurs. La rarete des larves de tailles superieures a 13 mm dans ces aires de ponte n'est due ni a un biais dans la strategie d'echantillonnage ni a un transfert des larves vers les fonds superieurs a 60 m de la zone occidentale du golfe de fos. La presence des ufs de meme stade embryonnaire confirme la continuite spatio-temporelle de la reproduction de la baie de cassis a l'embouchure du golfe de fos. Les prospections effectuees dans l'anse de carteau et au nord du they de la gracieuse (delta du rhone) ont permis de caracteriser la nature des populations larvaires de sardina pilchardus les frequentant. Des individus aux mensurations morphometriques extremement reduites peuvent y etre echantillonnes et tout individu nanti de pieces maxillaires developpees disposera egalement d'un large embonpoint et reciproquement. Au crepuscule, periode de reduction de l'intensite lumineuse de 1 (5. 10#-#1mw. Cm#-#2) a 0,5 lux, la modification du comportement alimentaire larvaire se manifeste par l'obtention de contenus stomacaux renfermant exclusivement des cellules phytoplanctoniques. En adoptant la taille d'eclosion (l#o = 2,83 mm) ou celle de la resorption du vitellus (l#o = 3,35 mm) comme etant la taille minimale de l'initialisation de la strie d'accroissement de l'otolithe des larves de sardina pilchardus, l'application du modele de croissance de gompertz et laird aboutit aux equations suivantes ln (l) = ln 2,83 + 2,4428 (l - e #-#0#. #0#5#4#5#t) ou ln (l) = ln 3. 35 + 2,2940 (l - e #-#0#. #0#5#0#9#t)