Cette quatrième et dernière partie du compte rendu de la 3ème Conférence GID-Parmenides regroupe les interventions et les travaux des participants du symposium et des ateliers consacrés au Poisson.
2. Pêche, évolution des écosystèmes et « aliens » (espèces invasives) en Méditerranée
Giorgio Bernardi (Italie)
Environmental genomics : a tale of two fishes
Authors : Giuseppe Bucciarelli, Miriam Di Filippo, Domenico Costagliola, Fernando Alvarez-Valin, Giacomo Bernardi, and Giorgio Bernardi
The influence of the environment on two congeneric fishes, Gillichthys mirabilis and Gillichthys seta, that live in the Gulf of Mexico at temperatures of 10°- 25°, and up to 42°- 44°, respectively, was addressed by analyzing their genomes. Compared to G. mirabilis, G. seta showed some striking features : (i) extremely fast substitution rates in mitochondrial genes, indicating a divergence time of less than 0.66-0.75 million years ago ; (ii) an expansion of a GC-rich minisatellite in the gene-rich regions of the nuclear genome ; (iii) a decrease in DNA methylation ; (iv) ratios of non-synonymous/synonymous changes (Ka/Ks) suggesting that some genes may be under positive selection ; (v) high ratios of transversions over transitions and of AT to GC over GC to AT. These observations (i) indicate that the environment can rapidly mould the genome through natural selection and (ii) provide a model for the genome changes that accompany body temperature increases, as found after the emergence of homeothermy.
INTRODUCTION
Classically, sequence changes in the genome were visualized as resulting from point mutations and recombination. We found, however, that the vertebrate genomes underwent massive regional GC increases at the emergence of homeothermy (Thiery et al. 1976 ; Macaya et al. 1976), and proposed that these changes were due to the need of maintaining the thermodynamic stability of DNA, RNA and proteins (GC-rich codons preferentially encoding aminoacids that stabilize proteins) at the higher body temperature of warm-blooded vertebrates (Bernardi and Bernardi 1986 ; Bernardi 2004, 2007). This “thermodynamic stability hypothesis” was supported by finding that compositional changes affected only the gene-rich and not the gene-poor regions of the genome. Indeed, the gene-rich regions (the “genome core” see Bernardi 1993) are characterized by an open chromatin structure (Bernardi 2000 ; Saccone et al. 2002 ; Di Filippo and Bernardi 2008) and need an increased GC level to be stable at 37°- 40°, whereas the gene-poor regions (the “empty space”, or ”the genome desert” Bernardi 2004) are embedded in a closed chromatin structure (Saccone et al. 2008) which can by itself stabilize DNA.
A critical test to demonstrate that an environmental factor, such as temperature, can affect the structure of the genome is provided here by comparing the compositional patterns, the DNA methylation, and the nucleotide substitutions in the nuclear and the mitochondrial genomes of two congeneric goby fishes that live at very different temperatures (Huang et al. 2001 ; Fields et al. 2002). The sister relationship of these two species solves the problem we were confronted with in our initial work (Bernardi and Bernardi 1986) on the Death Valley pupfish, Cyprinodon salinus, and the Lake Magadi tilapia, Oreochromis alcalicus grahami, which showed regional GC increases in their genomes, but could only be compared with evolutionarily distant species.
The long-jawed mudsucker G. mirabilis inhabits salt water creeks in coastal California, Baja California, and the northern Gulf of California. The short-jawed mudsucker G. seta, a paedomorphic variant of G. mirabilis (Barlow 1961), is restricted to the uppermost tide pools, that are reached by sea water only rarely at the highest spring tides, in the northern Gulf of California. While G. mirabilis lives at 10°- 25°C, G. seta experiences temperatures that may reach 42°- 44°C, among the highest temperatures encountered by any fish (Nelson 2006) and hypoxia. G. mirabilis was previously studied in its hypoxia-induced gene expression (Gracey et al., 2001) and its response to heat stress (Buckley at al. 2006 ; Hochachka and Somero 2002 ; Cossins and Crawford 2005).
In this study, we used two experimental approaches, working at the genome level and at the level of orthologous genes, respectively.
Les Aquariums publics et les centres de culture scientifique, des espaces incontournables pour la connaissance et la protection des espèces et des espaces aquatiques
Introduction
Qu’ils soient privés, publics ou associatifs, les aquariums, les Musées et les centres de culture scientifique constituent des espaces uniques pour la découverte et la compréhension des milieux aquatiques. Ces établissements, et en particulier les Aquariums, se positionnent comme des lieux privilégiés pour découvrir le vivant, restaurer le lien entre l’Homme et l’environnement aquatique au sens large et inspirer auprès des acteurs la société la volonté de participer à l’effort de conservation des espèces et des milieux aquatiques. Ils jouent désormais un rôle majeur dans l’éducation à l’environnement et dans la sensibilisation aux grandes problématiques actuelles.
Le rôle joué par ces établissements est d’autant plus grand que leur audience est désormais très large.
I – Le meilleur atout des aquariums publics : une bonne image et une excellente crédibilité
Pour remplir leurs missions et atteindre leurs objectifs, les Aquariums publics se doivent d’attirer le maximum de visiteurs. Ils s’appuient sur :
Un engouement très fort de la part du public qui continue à être fasciné par ces établissements.
Une excellente image de marque et une légitimité scientifique, basée sur une éthique de fonctionnement respectueuse du bien-être des êtres vivants présentés en captivité.
D’après une étude menée il y a quelques années dans le cadre du programme Océanics , les aquariums comptent en France parmi les 3 premières sources d’information sur les mers et les océans, après la télévision mais devant les journaux et magazines. Ils arrivent surtout en tête des organismes d’information considérés comme fiables.
L’impact de ces structures est d’autant plus important que leur public provient de toutes les classes d’âge et de toutes les catégories socio – professionnelles.
Les 315 Aquariums répartis sur l’ensemble de la Planète drainent à eux seuls 450 millions de visiteurs, si l’on inclut les établissements chinois. Plus de 100 établissements ont été créés au cours des 20 dernières années. Certains grands établissements présentent des fréquentations records : l’Ocean Park de Hong-Kong accueille 3 400 000 visiteurs par an, les Sea World d’Orlando 5 000 000. En Europe, Valence accueille 1 200 000 visiteurs. Pour sa part, le Musée océanographique accueille à Monaco plus de 600 000 visiteurs, ce qui le place en France comme le deuxième établissement touristique le plus fréquenté au niveau régional.
II – Problématiques abordées au sein des Aquariums publics, musées et centres de culture scientifique
Les grandes problématiques actuelles liées au fonctionnement global de l’Océan et de la Planète, à l’environnement et à la biodiversité, sont abordées et développées sous différentes formes. Ce sont les suivantes :
Le changement climatique et l’adaptation au changement climatique.
Les rejets de CO2 et l’acidification des océans
L’impact des activités humaines, en particulier des pollutions, physique, chimique, biologique
La biodiversité et les services rendus par cette biodiversité
La destruction des habitats naturels (mangroves, estuaires, récifs profonds, récifs coralliens, etc)
La mauvaise gestion des ressources aquatiques, notamment les problèmes de la surpêche et de la disparition des grandes espèces marines
La protection de l’environnement et le développement durable.
III – Des espaces pour la connaissance et la protection des océans
Les Aquariums publics, musées et centres de culture scientifique occupent une position stratégique pour servir de médiateurs entre le monde scientifique, le public et la société civile, les décideurs (institutionnels, politiques, économiques), les associations et les organisations non gouvernementales et les médias, dans le but de « Connaître, aimer et protéger les Océans ».
Ils peuvent servir de relais auprès du public pour faire connaître, expliquer et commenter les politiques et les lois qui s’appliquent aux océans.
Ils peuvent porter la voix des scientifiques auprès du monde politique, de la presse et des médias, et du public pour « populariser » les connaissances scientifiques les plus récentes et les rendre ainsi accessibles au plus grand nombre. La presse et les médias doivent être considérés comme des partenaires pour l’action car ils sont des relais multiplicateurs des messages et des actions de sensibilisation.
L’Institut océanographique, Fondation Albert Ier, Prince de Monaco est une Fondation privée de droit français, reconnue d’utilité publique par décret présidentiel du 16 mai 1906. C’est une structure, qui par ses différentes activités illustre les différents types d’implications des centres de cultures scientifiques et des aquariums publics dans la connaissance et la défense de la biodiversité.
Elle dispose pour cela de deux établissements : l’Institut océanographique, siège social de la Fondation situé au cœur du quartier latin à Paris et le Musée océanographique, en Principauté de Monaco, qui fête cette année ses cent ans.
IV – Quelques exemples d’actions des centres de culture scientifiques et aquariums publics en faveur de la connaissance et de la protection des espèces et des espaces aquatiques.
Toutes les actions dans lesquelles s’engagent ces structures (gestion des collections d’un Musée, d’un Aquarium, création de nouvelles expositions, exploitation pédagogique, activités éducatives, actions de conservation et de recherches, organisation et/ou participation à des conférences internationales, éditions, …) sont désormais inscrites dans un objectif de préservation des océans et de développement durable, un objectif qui devient aujourd’hui une priorité au sein de ces structures face à l’urgence écologique.
Quelques-unes de ces actions (pour la plupart menées dans le cadre de réseaux nationaux et internationaux) peuvent être citées ici.
