Paramètres biologiques du thiof (Epinephelus aeneus) et changement de structure de ses populations

Etude de la reproduction du thiof

L’activité reproductrice est en général un phénomène cyclique et saisonnier. La reproduction est abordée ici à travers l’étude du rapport gonado somatique pour déterminer la période de reproduction sur les côtes sénégalaises et à travers la taille à la première maturité sexuelle. Nous nous intéressons également à la connaissance du sex-ratio, plus particulièrement à la relation sex-ratio – taille des individus pour reconstituer la structure de taille par sexe des captures et suivre l’évolution des deux sexes (mâle et femelle) au cours du cycle vital de l’animal. 

 Matériel et méthodes

 Stratégie d’échantillonnage 

Pour l’étude de la reproduction du thiof, une station située sur la presqu’ile du Cap Vert au niveau de Dakar (Soumbédioune) a été échantillonnée mensuellement pendant un cycle annuel complet en 2010 (janvier-décembre) comprenant environ 30 individus par mois. Cette station est le principal lieu de débarquement de cette espèce au Sénégal et revêt donc un intérêt très particulier. Ceci a permis de couvrir le cycle biologique complet et d’inférer la principale période de reproduction, la taille de première maturité sexuelle ainsi que la fécondité. L’échantillonnage a été stratifié en classe de taille de 50 mm afin de représenter au mieux les différentes tailles dans la population. Les thiofs échantillonnés ont été achetés auprès de pêcheurs spécialisés pour cette espèce et conservés congelés. Les poissons ont été sortis du congélateur une demi-heure avant leur dissection. Ils ont ensuite été rincés à l’eau de robinet pour leur décongélation mais aussi pour la reprise de leur forme initiale. Les variables suivantes ont été mesurées sur chaque individu :  la longueur totale (LT) en mm,  le poids total du corps (PT) en g, 1 Ce chapitre fait l’objet d’un article finalisé qui sera soumis au journal Aquatic Living Resources : K. Diouf, W. Ndiaye, M. Sylla, M. Mbengue, F.N. Sow, Y. Diatta, P. Ndiaye, O.T. Thiaw, J. Panfili. Reproductive traits of the near threatened white grouper Epinephelus aeneus (Actinopterygii: Epinephelidae). Aquatic Living Resources, in preparation. Chapitre 5 : Etude de la reproduction du thiof 27  le poids des gonades (Pg) en g,  le poids des viscères (Pv) en g,  le poids éviscéré (Pev) qui est le poids brut privé de la somme des poids des gonades et des viscères en g. Le sexe et le stade de maturité sexuelle ont été déterminés d’abord macroscopiquement par observation visuelle des gonades puis microscopiquement par l’histologie (voir après). 

 Sex-ratio 

Selon Kartas et Quignard (1984), le sex-ratio est l’un des paramètres qui contribuent au maintien, dans une certaine limite, de la capacité reproductrice de l’espèce. Cet indice, représente l’abondance d’un sexe donné par rapport à l’autre pour une population d’une espèce donnée. Le sex-ratio est exprimé sous forme de rapport entre le nombre d’individus d’un même sexe par rapport au total. Lorsqu’il est exprimé sous forme de pourcentage de femelles ou de mâles par rapport à la population totale, on parle respectivement du taux de féminité et de masculinité, soit : F est le nombre de femelles; M, les mâles; M + F est le nombre total de mâles et femelles.

Stades de maturité sexuelle

 Après mensuration du poids et de la longueur totale, les poissons ont été disséqués pour la détermination des stades de maturité sexuelle. L’identification macroscopique des gonades a été effectuée selon l’échelle de (Andrade et al., 2003). L’observation macroscopique des gonades a permis de suivre l’évolution de la maturation sexuelle et de déterminer la taille de différenciation sexuelle. Cependant l’aspect macroscopique des gonades ne permet pas à lui seul de préciser le stade exact de maturité sexuelle. 

 Etude histologique des gonades 

L’étude histologique des gonades femelles a été réalisée pour déterminer avec plus de précision les différents stades de maturité sexuelle observés macroscopiquement. Sur chaque gonade mature (stade 5 déterminé macroscopiquement), la partie médiane a été prélevée puis pesée à l’aide d’une balance au centième. Les fragments de gonades femelles prélevés au Chapitre 5 : Etude de la reproduction du thiof 28 laboratoire ont été introduits dans une solution de Bouin alcoolique pour leur fixation. Les fragments ainsi fixés ont ensuite été déshydratés par immersion dans trois bains successifs d’alcool de concentrations égales (70°) pour des durées respectives de 4, 6 et 10 heures. Après leur passage dans l’alcool 70°, ces fragments de gonades ont été introduits successivement dans deux bains d’alcool à 90° avec un intervalle de temps de 7 heures. Les fragments de gonades ont été mis à nouveau et successivement dans trois bains de butanol à des intervalles de temps de 5 heures. Ils ont été ensuite traités à la butyparaffine pendant quatre heures à 60° dans une étuve puis à la paraffine en trois bains de 2 heures et à 60°. Les fragments ainsi traités et inclus dans la paraffine étaient prêts à être coupés. Des sections de 7 µm ont été réalisées au microtome STIASSNE puis étalées sur des lames en verre, déparaffinées puis hydratées. Les lames ont été ensuite successivement colorées puis rincées à l’eau de robinet par l’hématoxyline de Groat, par la fuchsine-ponceau, par l’orangé-G-molybdique et par le vert-lumière. Les préparations ont été ensuite déshydratées successivement dans deux bains d’alcool 70° – 90°, deux bains de butanol, deux bains de toluène. Les lames retirées du toluène ont immédiatement été montées dans du baume Canada, entres lames et lamelles, puis laissées dans l’étuve pendant 24 à 48 heures avant observation au microscope photonique. Les coupes de gonades femelles de stade 5 sont très difficiles à réaliser car elles contiennent une grande quantité de vitellus et les coupes réalisées s’effritent et la structure réelle de la gonade ne peut pas être observée. Pour résoudre ce problème, nous avons ramolli les préparations en introduisant les blocs dans un mélange d’alcool éthylique 60% (neuf volumes) et de glycérine (un volume) pendant 48 à 72 heures avant de réaliser les coupes. 

Rapport gonadosomatique (RGS)

 Le rapport gonadosomatique et la proportion des individus matures sont des variables qui permettent de déterminer le cycle de reproduction. La période de ponte du thiof a été déterminée en utilisant une approche quantitative basée sur le suivi de l’évolution mensuelle du rapport gonadosomatique. Ce rapport est obtenu selon la formule : Pg est le poids des gonades (g) et PT, le poids total de l’individu (g). Le RGS a été calculé tous les mois chez les individus femelles et mâles. La proportion des différents stades de maturité sexuelle a été calculée chez tous les individus. Les pourcentages Chapitre 5 : Etude de la reproduction du thiof 29 d’individus matures d’un stade sexuel donné (≥ stade 3) par rapport au nombre total d’individus de l’échantillon ont été calculés. L’évolution temporelle de la proportion des différents stades sexuels a permis de déterminer, comme pour le RGS, l’évolution saisonnière de l’activité sexuelle.

Taille de première maturité sexuelle (L50)

La taille de première maturité sexuelle renseigne sur la fraction du stock qui est apte à assurer le renouvellement de l’espèce et par conséquent renseigne sur la taille minimale légale des poissons pouvant être pêchés. La définition exacte de cette taille de première maturité sexuelle est variable en fonction des auteurs. Certains auteurs précisent que l’individu est mature à partir du moment où les gonades sont identifiables à l’œil nu alors que d’autres infirment cette hypothèse étant donné qu’il peut se passer un temps relativement long entre le moment où la ponte a lieu et le moment où le sexe devient effectivement identifiable. Dans la majorité des études, la taille de première maturité sexuelle est définie comme la taille pour laquelle 50% des individus sont matures (L50) (La-Roche et al., 1983). Cette définition a été retenue dans le cas de notre étude. La détermination de la L50 a été faite en regroupant les individus par sexe et par classe de taille de 50 mm. Ensuite, les pourcentages des individus matures pour chaque classe de taille, et pendant la période de reproduction calculée à partir du RGS (mai à août pour les femelles; et mars à juin pour les mâles), ont été calculés en fixant le seuil de maturité à partir du stade 3 qui correspond à la phase de développement des ovaires (Fontana, 1969; Conand, 1977). Les poissons présentant des gonades au stade supérieur ou égal au stade 3 ont été considérés comme matures. Pour l’estimation de la taille de première maturité sexuelle, une modélisation de la proportion d’individus matures en fonction de leur taille a été faite à partir d’un modèle logistique (STATISTICA® version 6). La fonction logistique a lié la variable dépendante « pourcentage d’individus matures » et la variable indépendante « taille » (représentée par le centre de classe de taille). Le modèle a été ajusté à partir de la réduction de la somme des carrés des écarts par une régression non linéaire (méthode quasi-newton). La fonction logistique est exprimée selon l’équation : %M est le pourcentage d’individus matures par classe de taille; L, valeur centrale des classes de taille de longueur totale, a et L50 constituent des constantes du modèle. 

Fécondité et taille des ovocytes

La fécondité correspond au nombre d’ovocytes dont les diamètres constituent la distribution modale la plus avancée et qui correspond au nombre d’œufs émis pendant la ponte (Fontana, 1969). Pour l’estimation de la fécondité et de la taille des ovocytes, seules les gonades femelles de stade 5 ont été considérées. Pour les gonades des stades 1 à 4, la maturation est considérée comme encore inachevée. La fécondité absolue est le nombre d’ovocytes susceptibles d’être libérés à la prochaine ponte. Elle correspond au nombre d’ovocytes matures par gonade. La fécondité relative est obtenue en rapportant la fécondité absolue au poids total de l’individu. Pour chaque individu, les deux gonades ont été pesées et un sous-échantillon de 0,05 g a été prélevé dans la partie médiane. La section de gonade a été placée au préalable dans un tube référencé contenant du liquide de Gilson pour éviter le desséchement et faciliter le comptage manuel des ovocytes sous la loupe binoculaire après séparation mécanique. Le comptage s’est fait en lumière transmise et avec un compteur manuel. Le nombre total d’ovocytes dans l’ovaire est calculé par la relation suivante : FA est le nombre total d’ovocytes dans la gonade, n, le nombre total d’ovocytes dans l’échantillon, Pg, le poids de la gonade (g) et Psectg, le poids de la section de gonade (g). La fécondité relative correspondant au nombre d’ovocytes susceptibles d’être pondus par unité de poids corporel de la femelle a été ensuite calculée. Compte tenu de la distribution des ovocytes à plusieurs niveaux de maturité dans l’ovaire, seuls sont comptés les ovocytes les plus matures et susceptibles d’être pondus. Ces ovocytes étaient identifiables par leur grosseur, leur forme plus ou moins circulaire et par une couleur jaune pâle; les ovocytes opaques et mal formés n’ont pas été retenus pour le décompte. Pour valider l’utilisation des critères morphologiques distinguant les ovocytes matures, la surface et le périmètre ovocytaires ont été déterminés à l’aide du logiciel Image J. Dans Image J, le diamètre ovocytaire correspond au plus grand diamètre de l’ovocyte. Le traitement des ovocytes de chaque sous échantillon avec le logiciel Image J nécessite leur séparation au préalable dans une boîte de Pétri en présence de liquide de Gilson. Après séparation mécanique, les ovocytes ont été comptés manuellement sous une loupe binoculaire. Pour mesurer les dimensions des ovocytes, la numérisation de leurs images a été Chapitre 5 : Etude de la reproduction du thiof 31 faite à l’aide du logiciel TNPC (Noesis, France) en prenant 4 images par gonade. Le logiciel Image J a été utilisé pour mesurer automatiquement (à partir du développement d’une macro) le diamètre, le périmètre et la surface de chaque ovocyte. L’image originale est d’abord seuillée, puis binarisée pour individualiser les objets de l’image (ovocytes), et une succession (n = 3) de fonctions d’érosion et de dilatation a permis de séparer les objets et d’éliminer les artefacts. Les mesures ont ensuite été réalisées sur les objets binarisés (Figure 12). Figure 12. Comptage et mesure des ovocytes d’E.aeneus à l’aide du logiciel Image J : a) image brute, b) image binaire, c) contour binaire, d) image du contour d’un ovocyte isolé. Barre d’échelle = 0,05 mm.

Analyses statistiques

Des analyses statistiques ont été réalisées pour déterminer l’effet des mois (Janvier à Décembre) sur le RGS en fonction du sexe. Le test de Bartlett a été utilisé pour voir si les variables étaient homogènes, et si la normalité des variables était mise en évidence, une analyse de variance (ANOVA) à un facteur a été utilisée pour comparer les moyennes des RGS. Le seuil de signification a été fixé à 0,05 et les différences ont donc été considérées significatives à P < 0,05. Dans le cas de distributions non normales ou de variances hétérogènes (différence significative observée avec le test d’homogénéité), les données ont été analysées avec le test U non paramétrique de comparaison de moyennes de Mann-Whitney. (a) (b) (c) (d) Chapitre 5 : Etude de la reproduction du thiof 32 Ce test a permis de comparer deux à deux les moyennes mensuelles du RGS. Le seuil de significativité a été fixé à 0,05 pour l’acceptation de l’hypothèse nulle d’égalité des moyennes.

Sex-ratio

Sur un ensemble de 294 individus échantillonnés au Cap Vert (Soumbédioune) de janvier 2010 à décembre 2010, 225 femelles et 27 mâles ont été identifiés, et 42 individus étaient de sexe indéterminé. Le sex-ratio est globalement déséquilibré en faveur des femelles qui représentent 77% de l’effectif total, alors que les mâles représentent 9% et les indéterminés 14%. Pour les classes de taille comprises entre 100 et 450 mm, on trouve majoritairement les individus indéterminés et des femelles. On trouve également dans cette gamme de taille quelques mâles (9 mâles). Au-delà de 450 mm, mâles et femelles coexistent mais le sex-ratio est largement en faveur des femelles; aucun individu indéterminé n’a été trouvé pour une taille supérieur à 450 mm. Dans cette gamme de taille, Les thiofs mâles et femelles ne présentent pas une répartition par taille nettement différente; il existe un chevauchement des gammes de tailles (Figure 13). Pour les grandes tailles (> 700 mm), seules les femelles sont présentes. 200-249 250-299 300-349 350-399 400-449 450-499 500-549 550-599 600-649 650-699 700-749 750-799 Classe de taille (mm) 0 20 40 60 80 100 120 Pourcentage d’individus % F % ind % M Figure 13. Sex-ratio par classe de taille chez E .aeneus pour la population du Cap Vert (Dakar). F = femelles, ind = indéterminés, M = mâles. 

Variations morphologiques des gonades

En se basant sur l’aspect macroscopique des gonades (Figure 14), nous avons établi une échelle de maturation composée de 5 stades.  Stade 1 : les gonades femelles se présentent sous forme de filaments fins, transparents et disposés en forme de V dont la pointe se situe à l’extrémité postérieure de la cavité générale. Les ovaires sont fins et de petite taille. Ils sont transparents mais aucune cellule sexuelle n’est visible à travers la paroi ovarienne.  Stade 2 : les gonades sont transparentes, chacune est longée par un fin vaisseau sanguin nettement visible. Ces gonades apparaissent allongées et plus développées Elles deviennent plus grosses par rapport au stade I et sont blanc-jaunâtres. Les follicules ovariens deviennent visibles à travers la paroi ovarienne.  Stade 3 : Les ovaires qui ont gardé le même aspect que le stade précédent sont cependant plus volumineux. Ils ont une couleur rose claire et apparaissent comme des lamelles.  Stade 4 : les ovaires sont très développés et allongés. Ils présentent une paroi distendue et sont de couleur orange. Les follicules ovariens se distinguent aisément à travers la paroi ovarienne. Leur poids occupe un certain pourcentage du poids total. Les ovaires sont de couleur jaune-orange.  Stade 5 : stade de maturité sexuelle où les gonades atteignent un poids maximal. Les ovaires restent oranges et très développés. Ils sont mous avec beaucoup de vaisseaux et leur paroi devenue fragile se déchire sous la moindre pression dévoilant les follicules ovariens. En conclusion les stades 3 et 4 correspondent à la période de préponte et le stade 5 à la période de ponte. Les stades 1 et 2 sont dits juvéniles.