Performances physiologiques et forces d'attachement des moules triploïdes

RÉSUMÉ : La mytiliculture est une ressource économique importante pour le Canada, avec par exemple, une production de 26 000 tonnes en 2019 pour une valeur de plus de 43 millions de dollars. Cependant, une cause majeure de perte de production pour les mytiliculteurs provient du détachement des moules au cours de leur croissance. Ce phénomène est particulièrement important durant la saison de reproduction. En effet, les moules investissent la majeure partie de leur énergie dans la reproduction et ont donc moins d'énergie pour la byssogenèse. Cela conduit à un affaiblissement du byssus, qui peut ultimement mener au détachement des moules. De tels détachements peuvent considérablement réduire la productivité des mytilicultures et résulter en la perte de plus de 50% de la production. Récemment, il y a eu un intérêt croissant pour le développement des écloseries de moules et plus spécifiquement pour la production de moules triploïdes. En effet, il est connu que la triploïdie tend à réduire la fertilité des bivalves et peut même produire des bivalves entièrement stériles qui ont plus d'énergie à investir dans leur croissance et d'autres tissus vitaux (par exemple le byssus). L'objectif principal de cette thèse de doctorat était donc de valider les effets de la triploïdie chez Mytilus edulis, notamment concernant ses capacités de reproduction et d'attachement, ainsi que les potentiels impacts sur la physiologie et le métabolisme des moules. De plus, le développement de techniques de production de moules triploïdes dans des conditions d'écloserie était aussi un aspect important de ce projet. Le premier objectif de cette thèse consistait à développer des techniques efficaces d'induction de la triploïdie, applicables dans des conditions d'écloserie par un personnel non spécialisé. Afin d'induire la triploïdie, il a été décidé d'inhiber l'extrusion du second globule polaire d'œufs fécondés. Des traitements à chaud ou à froid ont été appliqués, ainsi que des traitements chimiques en utilisant de la 6-(Dimethylamino)purine (6-DMAP). De plus, l'efficacité des traitements a été comparée en fonction de leur moment d'application (post-fécondation). Les résultats ont montré que le traitement des œufs à 17 minutes post-fécondation avec 400 µM de 6-DMAP, a induit les plus forts taux de triploïdie avec plus de 90% d'induction. De plus, les larves triploïdes ont montré un avantage de croissance significatif jusqu'à la fin de l'étude, au moment de leur fixation. Le second objectif de cette thèse portait sur l'étude de la production et les propriétés mécaniques des fibres de byssus, chez des moules Mytilus edulis de petite taille (< 30 mm), avant les premiers investissements en reproduction. La production de byssus a été stimulée en plaçant les moules dans un canal hydrodynamique pendant 3 jours. À la fin des 3 jours, les fibres ont été comptées, collectées, puis des analyses de tensiométrie ont été appliquées sur chaque fibre. Les résultats ont montré que bien que les moules n'investissaient pas encore massivement de l'énergie en reproduction, les triploïdes produisaient significativement plus de fibres (65%) que les diploïdes, avec des propriétés mécaniques altérées et notamment une augmentation du module de Young (i.e. augmentation de l'élasticité de la fibre) de 45% chez les triploïdes. De plus, les moules triploïdes avaient des taux de filtrations et de potentiel de croissance supérieurs de respectivement, 40% et 260% comparés aux diploïdes. Le troisième objectif visait à comparer les performances reproductrices des moules diploïdes et triploïdes dans deux groupes de tailles différentes (< 30 mm et > 50 mm). Les résultats n'ont pas montré d'investissement reproductif important chez les moules < 30 mm ni de différence entre les diploïdes et triploïdes pour ce groupe de taille. En revanche, les moules > 50 mm ont montré une réduction de l'investissement de reproduction chez les triploïdes, ainsi qu'une maturation incomplète des gamètes, des signes de résorption des gamètes et un sexe-ratio fortement altéré avec une absence de femelles. Le quatrième objectif était de comparer la production, les propriétés mécaniques, ainsi que la composition du byssus de moules de taille commercialisable (> 50 mm). La production de byssus et les analyses des propriétés mécaniques ont été faites selon la même méthodologie que pour le 2ème objectif. La composition en acides aminés et métaux des fibres a également été analysée. Les résultats ont montré des tendances similaires chez les moules > 50 mm avec les résultats présentés en lien avec le deuxième objectif. La composition et la structure en acides aminés des fibres n'étaient pas significativement différentes entre les 2 groupes. Cependant, certains métaux, tels que le B, Cu, SR, Os, W, Ag, Nb, Bi, et Tl étaient en concentration plus importante dans le byssus des moules diploïdes. Les moules triploïdes ont montré une augmentation du taux de filtration, du potentiel de croissance, ainsi que de la résistance de la coquille de respectivement 48%, 57%, 40%. Ensemble, les résultats de cette étude montrent un fort potentiel des moules triploïdes pour l'aquaculture, avec une croissance augmentée, la production de plus de fibres de byssus ayant des propriétés mécaniques supérieures, mais également moins d'investissement en reproduction et potentiellement plus d'énergie disponible pour d'autres activités métaboliques. Ainsi, la production de moules triploïdes pourrait réduire les pertes dues au détachement et augmenter les taux de production grâce à une croissance supérieure et une meilleure survie. -- Mot(s) clé(s) en français : Triploïdie, Byssus, Mytilus edulis, Bivalve, Attachement, Reproduction, Filtration, Potentiel de croissance, Croissance. -- \nABSTRAT : Mussel farming is an important economic resource for Canada accounting for a production of 26,000 tonnes produced in 2019 and a value over＄43 million. A major cause of loss of production for mussel farmers originates from the fall-off of mussels during their growth. This phenomenon is particularly important during the reproductive season since mussels invest most of their energy in reproduction and therefore have less energy available for byssogenesis. This leads to a weakening of the byssus, which can ultimately result in the fall-off of the mussels. This can considerably reduce the productivity of mussel farms and result in the loss of more than 50% of production. Recently there has been a growing interest in the development of mussel hatcheries and more specifically in the production of triploid mussels. Indeed, it is known that triploidy tends to reduce the fertility of bivalves and can even produce sterile bivalves which would have more energy to invest in their growth and in other vital tissues (i.e. the byssus). The main objective of this doctoral thesis was therefore to validate the effects of triploidy in Mytilus edulis, in particular regarding its reproductive and attachment performances, as well as the potential impacts on its physiology and metabolism of mussels. In addition, the development of techniques to produce triploid mussels under hatchery conditions was also an important aspect of this project. The first objective of this thesis consisted in developing effective triploidy induction techniques applicable in hatchery conditions by non-specialized personnel. To induce triploidy, it was decided to inhibit the extrusion of the second polar body of fertilized eggs. Hot or cold treatments were applied, as well as chemical treatments using 6-(Dimethylamino)purine (6-DMAP). In addition, the efficiency of the treatments was compared according to their time of application (post-fertilization). The results showed that the treatment of eggs at 17 minutes post-fertilization with 400 µM of 6-DMAP induced the highest levels of triploidy with more than 90% induction. Additionally, triploid larvae showed a significant growth advantage until the end of the study when larvae settled. The second objective of this thesis focused on the production and mechanical properties of byssus threads in small Mytilus edulis mussels (˂ 30 mm), before their first investments in reproduction. Byssus production was stimulated by placing the mussels in a hydrodynamic flume for 3 days. At the end of the 3 days, the threads were counted, collected, tensiometric analyzes were applied to each thread. The results showed that although the mussels did not yet invest massive energy in reproduction, the triploids produced significantly more threads (65%) than the diploids, with altered mechanical properties and in particular an increase in Young's modulus of 45% in triploids. In addition, the clearance rate and scope for growth were respectively 40% and 260% higher in triploids compared to diploids. The third objective aimed to compare the reproductive performance of diploid and triploid mussels of two different size groups (˂ 30 mm and ˃ 50 mm). The results did not show significant reproductive investment in mussels ˂ 30 mm, nor any difference between diploids and triploids for this size group. On the other hand, mussels ˃ 50 mm showed a reduction in reproductive investment in triploids, as well as an incomplete maturation of gametes, signs of gamete resorption and a strongly altered sex ratio with an absence of females. The fourth objective compared the production, the mechanical properties, as well as the composition of the byssus of commercial size mussels ˃ 50 mm. The byssal production and the analyzes of the mechanical properties were made according to the same methodology as for the 2nd chapter. The amino acid and metal composition of the fibers were also analyzed. The results showed similar trends in mussels ˃ 50 mm with the results of the 2nd chapter. The structure and composition in amino acids of the byssal threads were not significantly different between the 2 groups. However, some metals, such as B, Cu, SR, Os, W, Ag, Nb, Bi, Tl were

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