Enquête sur le remarquable cycle de reproduction des mollusques menacés du Michigan

Le Michigan abrite 43 espèces de moules d’eau douce indigènes, dont 30 sont considérées comme menacées d’extinction. Parmi les nombreux facteurs qui menacent les habitants des fonds marins à carapace dure figurent la concurrence des moules zébrées et quagga envahissantes, la pollution de l’eau et, surtout, les barrages.

La rivière Huron, dans le sud-est du Michigan, par exemple, compte 19 barrages sur son cours principal et au moins 96 dans l’ensemble de son bassin versant. La construction de barrages transforme complètement l’écologie d’une rivière, en remplaçant les habitats de hauts fonds, de rapides et de mares riches en moules indigènes par des réservoirs de type lac moins adaptés.

Deux biologistes de l’Université du Michigan ont récemment mené une étude sur les moules d’eau douce basée sur des travaux de terrain le long de la rivière Huron et de la rivière Raisin, également dans le sud-est du Michigan. L’étude, publié Le 24 mai dans le journal PeerJétudie le remarquable cycle de reproduction des moules d’eau douce, qui comprend l’utilisation de « leurres à manteau » charnus par les femelles enceintes pour attirer les poissons à proximité et les « infecter » avec des larves de moules.

L’auteur principal de l’étude, Trevor Hewitt, a mené le travail de terrain pour sa thèse de doctorat au Département d’écologie et de biologie évolutive de l’UM. L’auteur principal, Diarmaid Ó Foighil, est professeur au département et conseiller de Hewitt.

De quelles informations générales une personne qui ne connaît absolument pas votre domaine aurait-elle besoin de connaître pour comprendre les résultats de votre étude ?

Hewitt : Les moules d’eau douce subissent un développement larvaire parasitaire obligatoire au cours duquel les femelles gravides doivent infecter un poisson hôte approprié avec leurs petits. Les larves de moules s’attachent généralement aux branchies du poisson hôte et, après deux à quatre semaines, elles se métamorphosent en juvéniles et tombent dans le lit de la rivière. Beaucoup de moules espèces sont des spécialistes de l’hôte, n’infectant qu’une ou quelques espèces de poissons et utilisant des stratégies d’infection de l’hôte distinctes.

L’une des stratégies les plus frappantes consiste à utiliser un leurre en forme de manteau. Il s’agit d’un lambeau de tissu pigmenté présenté par les femelles gravides pour imiter une proie hôte (un petit poisson, un invertébré, etc.), provoquant une attaque du poisson hôte et entraînant son infection.

Les expositions de leurres sur manteau sont un exemple remarquable et peu étudié de mimétisme dans la nature qui se produit dans bon nombre de nos ruisseaux et rivières chaque printemps et été.

À quelle question de recherche exacte vouliez-vous répondre et quelles méthodes avez-vous utilisées ?

Hewitt : Nos recherches se sont concentrées sur la diversité manteau-leurre présente chez une espèce de moule, la lampsile fasciolée, que l’on trouve du Michigan à l’Alabama. Cette moule utilise l’achigan à petite bouche comme principal poisson hôte et, ce qui est plus inhabituel, elle possède deux types de leurres à manteau très distinctifs.

L’un d’entre eux, précédemment appelé « ressemblant à un dard », ressemble à un petit poisson appelé dard, avec des taches oculaires, une coloration corporelle marbrée et des extensions marginales proéminentes, y compris une queue. L’autre, précédemment appelé « ressemblant à un ver », est uniformément orange vif sur un fond noir. Les deux formes de leurre, ou morphes, coexistent dans toute l’aire de répartition de l’animal.

Nos objectifs de recherche étaient de : confirmer que la diversité des leurres du manteau représente un véritable polymorphisme, c’est-à-dire une forme clairement différente au sein d’une population de l’espèce ; étudier sa persistance écologique dans le temps ; identifier la gamme d’espèces modèles putatives ciblées par ce système de mimétisme dans une population naturelle ; et déterminer si les deux formes de leurres du manteau diffèrent dans leur comportement d’affichage en plus de leur pigmentation et de leur morphologie.

Quelles sont les conclusions les plus importantes de votre étude et comment vont-elles au-delà des études précédentes sur ce sujet ?

Ó Foighil : Nous avons pu démontrer que la diversité des formes du leurre du manteau chez cette espèce est un véritable polymorphisme en utilisant deux critères indépendants : des arbres évolutifs basés sur des données génomiques et l’héritage des deux formes au sein d’une couvée élevée en captivité – le premier enregistrement de ce type en eau douce. moules.

En utilisant des spécimens de musée provenant d’une population de River Raisin, nous avons constaté que le polymorphisme semble stable au fil du temps écologique. Le rapport entre les deux formes de leurres en 2017 était cohérent avec celui des échantillons de musée collectés sur le même site six décennies plus tôt.

Nous avons pu identifier des espèces modèles probables pour les variantes des leurres du manteau, c’est-à-dire les espèces de poissons ou d’invertébrés imités par les leurres du manteau, au sein de la population de moules de la rivière Raisin. Quatre motifs principaux de leurres ressemblant à des dards se rapprochaient visuellement de quatre espèces de poissons dards co-occurrentes, et le leurre en forme de ver ressemblait à la sangsue médicinale nord-américaine. Les dards et les sangsues sont des proies typiques de l’achigan à petite bouche.

À l’aide d’une caméra GoPro, des enregistrements sur le terrain ont été réalisés sur les comportements d’exposition des dards et des sangsues dans les rivières Raisin et Huron. Les présentations étaient largement similaires malgré la différence prononcée dans l’apparence des leurres et dans les espèces modèles, ce qui implique que le mimétisme n’est que superficiel.

Y a-t-il eu de grosses surprises ?

Hewitt : Il y a eu plusieurs grosses surprises. Le plus important a été la découverte inattendue du polymorphisme du leurre du manteau au sein du couvain, ce qui signifie que différentes formes de leurre du manteau ont été trouvées au sein d’un seul groupe de progéniture pondue par une moule femelle. Ce résultat critique a été durement obtenu, nécessitant l’infection des poissons hôtes et deux ans de culture de moules juvéniles au Centre de biodiversité aquatique de l’Alabama.

Une autre surprise a été la découverte d’échantillons de moules des années 1950 provenant de notre site d’étude de la rivière Raisin dans la collection de mollusques du musée de zoologie de l’UM. Les leurres à manteau de ces vieux spécimens étaient encore intacts et nous ont permis de comparer le rapport entre la forme du leurre sangsue et la forme du leurre dard sur une période de plus de 60 ans.

Quelles sont les principales implications ou applications potentielles de ces résultats ?

Ó Foighil : La découverte d’une transmission discrète au sein du couvain du polymorphisme du leurre du manteau est particulièrement intéressante car elle implique un contrôle potentiel par un seul locus génétique. On ne sait pratiquement rien des gènes régulateurs qui contrôlent les leurres du manteau, ce qui représente un manque de connaissances important. Nos résultats identifient la lampsile fasciolée comme un système d’étude prometteur pour identifier les gènes régulateurs contrôlant un trait adaptatif clé des moules d’eau douce en voie de disparition en Amérique du Nord.

Les autres auteurs de l’étude PeerJ sont Paul Johnson et Michael Buntin du Centre de biodiversité aquatique de l’Alabama et Talia Moore de l’Université du Michigan.