Connectivité et croissance du sébaste (Sebastes mentella) dans le golfe du Saint-Laurent

« Après 3 décennies de moratoire sur la pêche au sébaste (Sebastes spp.) dans le golfe du Saint-Laurent (GSL), l'arrivée de trois cohortes exceptionnelles en 2011, 2012 et 2013 chez l'espèce S. mentella a propulsé la biomasse à des niveaux records. Cette situation a conduit à l'annonce très attendue de la réouverture de la pêche commerciale, positionnant ainsi le sébaste comme l'une des ressources halieutiques majeures du GSL. Dans ce contexte, une bonne compréhension de la connectivité ainsi que du comportement migratoire du sébaste est essentielle pour estimer l'échelle spatiale de la structuration de la population du GSL afin d'adapter les stratégies de gestion en conséquence. Pour répondre à cet objectif, l'approche utilisée dans cette thèse repose sur l'utilisation des propriétés chimiques et d'enregistrement de la croissance des otolithes. L'empreinte élémentaire de l'otolithe, extraite par ablation laser en spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (LA-ICP-MS) est utilisée pour reconstruire les mouvements du sébaste et l'utilisation de l'habitat tout au long de son ontogénie. La mesure de la largeur des anneaux de croissance annuels est quant à elle utilisée comme proxy pour étudier la croissance annuelle des individus. Les travaux présentés dans le chapitre 1 confirment la pertinence d'utiliser la chimie de l'otolithe pour étudier la connectivité et les mouvements du sébaste dans le GSL. En plus de présenter l'avantage de fournir une résolution temporelle des mouvements à l'échelle de la vie de l'individu, cette méthode de suivi est la plus adaptée à l'espèce qui subit un barotraumatisme mortel lors de sa capture. L'analyse de l'empreinte élémentaire de la marge des otolithes a permis d'identifier 5 éléments chimiques d'intérêt : le lithium (Li), le sodium (Na), le strontium (Sr), et le baryum (Ba), permettant de discriminer spatialement les différents secteurs de capture des sébastes dans le GSL. La variabilité spatiale des concentrations en éléments chimiques dans les otolithes de sébaste semblait corrélée à la présence de gradients environnementaux dans le GSL. La variabilité spatiale des concentrations en Sr semblait refléter les gradients de température et de salinité dans les eaux du GSL, tandis que celle du Ba semblait liée au gradient des concentrations en oxygène dissous. Nos résultats ont également démontré l'importance de considérer la variabilité temporelle de l'empreinte dans un système dynamique comme l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent. L'analyse de l'empreinte élémentaire du cœur de l'otolithe a quant à elle révélé l'existence possible de deux sources natales distinctes dans la population. Les empreintes multi-élémentaires qui caractérisaient les 2 sources, l'une plus typique de masses d'eau océaniques, et l'autre de masses d'eau estuariennes, ainsi que les patrons de contribution spatiale de ces sources aux différents sites d'échantillonnage des individus pré-adultes ont fourni une première estimation de la connectivité à une échelle écologique. Les travaux présentés au chapitre 2 ont exploitent la haute résolution fournie par l'analyse des profils cœur-marge des otolithes afin d'approfondir la détermination des patrons de connectivité décrits au chapitre 1, et d'évaluer la diversité des comportements migratoires au sein de la population. L'analyse de groupement de séries temporelles a permis de grouper ensemble les individus présentant des profils cœur-marge de strontium (Sr) ou de baryum (Ba) similaires. Ces groupes d'individus ont été interprétés comme présentant des patrons de migrations similaires et/ou ayant rencontré des conditions environnementales semblables au cours de leur vie. La présence exclusive de certains groupes de profils d'otolithes dans les secteurs du fjord du Saguenay et de l'est du golfe suggère que les individus partageaient des patrons de déplacement ou d'utilisation de l'habitat similaires. L'analyse de groupement appliquée aux empreintes élémentaires des cœurs d'otolithes a permis d'identifier deux sources natales potentielles dans la population La contribution de ces sources natales aux différents groupes de profils de Sr et Ba ainsi qu'aux sites de capture des sébastes soutient l'hypothèse selon laquelle les processus de connectivité étaient prédominants au stade larvaire, tandis que le stade juvénile était interprété comme vraisemblablement moins mobile. Les travaux présentés au chapitre 3 utilisent les accroissements annuels des otolithes afin de reconstruire l'historique de croissance des dernières fortes cohortes de Sebastes mentella dans le GSL. Une série de modèles linéaires mixtes a permis d'étudier les facteurs responsables de la variabilité dans la croissance chez les fortes cohortes du début des années 1980 et du début des années 2010. Nos résultats ont mis en évidence l'existence d'un contrôle densité-dépendant de la croissance en relation avec d'intenses pressions de compétition pour la nourriture. Le réchauffement ces dernières décennies des eaux profondes du GSL, où les sébastes adultes s'installent, était positivement corrélé avec la croissance. Cependant, le réchauffement de la couche intermédiaire froide (CIL), qui représente un habitat pour plusieurs espèces d'eau froide consommées par le sébaste, était corrélé négativement avec la croissance. Ce chapitre a fourni un premier aperçu des facteurs de variation de la croissance dans ce stock au recrutement spasmodique et exploré les conséquences à moyen terme des pressions dépendantes de la densité sur les paramètres biologiques de la population. Les travaux de cette thèse ont démontré que l'otolithe est un outil d'intérêt majeur pour combler certaines lacunes spécifiques dans nos connaissances sur la population de sébaste du GSL. Ces connaissances actualisées s'intègrent dans un objectif d'élaboration de stratégies de gestion en étroit alignement avec la biologie et l'écologie de l'espèce. -- Mot(s) clé(s) en français : Connectivité, otolithe, empreinte élémentaire, origine natale, mouvement, croissance, densité-dépendance, forte cohorte, recrutement spasmodique. »-- « After a three-decade moratorium on redfish (Sebastes spp.) fishing in the Gulf of St. Lawrence (GSL), the arrival of three exceptional year classes in 2011, 2012, and 2013 in S. mentella species has brought biomass to record levels. This situation led to the long-awaited announcement of the reopening of the commercial fishery, positioning redfish as one of the most abundant fishery resources in the GSL. In this context, a good understanding of the connectivity and migratory behavior of redfish is essential to estimate the spatial structure of the GSL population to adapt management strategies accordingly. To achieve this goal, the approach used in this thesis is based on the use of otolith growth records and chemical properties. The elemental fingerprint of the otolith, obtained by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS), was used to reconstruct redfish movements and habitat use throughout the ontogeny. The measurement of annual increment width was used as a proxy for studying the annual growth of individuals. The work presented in Chapter 1 confirmed the relevance of using otolith chemistry to study the connectivity and movements of redfish in the GSL. In addition to the advantage of providing temporal resolution of movements on the scale of an individual's life, this tracking method is the most appropriate for the species, which experiences fatal barotrauma during capture. The analysis of the elemental fingerprint of the otolith edge identified 5 chemical elements of interest: lithium (Li), sodium (Na), strontium (Sr) and barium (Ba), allowing for spatial discrimination of the different redfish capture sectors in the GSL. The spatial variability of chemical element concentrations in redfish otoliths appeared to be correlated with the presence of environmental gradients in the GSL. The spatial variability of Sr concentrations appeared to reflect temperature and salinity gradients in the GSL waters, while that of Ba appeared to be related to the gradient of dissolved oxygen concentrations. Our results also demonstrated the importance of considering the temporal variability of the fingerprint in a dynamic system such as the Estuary and Gulf of St. Lawrence. The analysis otolith core fingerprint revealed the possible existence of two distinct natal sources in the population. The multi-elemental fingerprints characterizing each of the 2 natal sources, one typical of oceanic water masses and the other of estuarine water masses, as well as the spatial contribution patterns of these sources to the different sampling sites of pre-adult individuals, provided a first estimate of connectivity at an ecological scale. The work presented in Chapter 2 relied on the high resolution provided by otolith core to edge profile analysis to refine the connectivity patterns described in Chapter 1 and to assess the diversity of migratory behavior within the population. Time series cluster analysis was used to group individuals with similar strontium (Sr) or barium (Ba) core to edge profiles. These groups of individuals were interpreted as having similar migration patterns and/or having experienced similar environmental conditions during their lifetime. The exclusive presence of certain groups of otolith profiles in the Saguenay Fjord and Eastern Gulf sectors suggests that individuals had similar movement patterns or habitat use. Clustering analysis applied to otolith core elemental fingerprints identified two possible natal sources in the population. The contribution of these natal sources to the different Sr and Ba clusters, as well as to redfish capture locations, supported the hypothesis that connectivity processes were predominant in the larval stage. The juvenile stage was interpreted as likely less mobile. The work presented in Chapter 3 used otolith annual growth increment formation to reconstruct

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