Production de masse de naissains d'huîtres (Crassostrea virginica) et production de stocks de géniteurs améliorés en utilisant des bassins à haute densité pour la production de larves de qualité optimale

Rapport final
Association des conchyliculteurs professionnels du Nouveau-Brunswick (ACPNB)
PIAAM 2012-G05

Sommaire exécutif :

Le projet de production de naissains d'huîtres consistait à produire en masse des larves en écloserie au moyen de bassins à haute densité développés en Nouvelle-Zélande et de la production de naissains à partir de géniteurs améliorés provenant du seul programme en génétique de l'huître américaine au Canada à l'Institut de recherche sur les zones côtières (IRZC). Ce projet va permettre à l'industrie de bénéficier éventuellement d'une huître de semence améliorée.

La production de larves d'huîtres au moyen des bassins à haute densité a débuté à l'IRZC à partir de janvier 2013. Le projet se poursuivra jusqu'à la fin mai pour produire des larves à partir de nos géniteurs faisant partie du programme de sélection génétique. Nous en sommes présentement à la Phase 2, section B Réglage et adaptation qui devait initialement prendre fin en décembre 2012. À titre de rappel voici les principaux délais qui sont survenus depuis le début du projet :

• La visite en Nouvelle-Zélande a eu lieu en juin alors qu'elle était prévue pour avril 2012;
• Les bassins ont été livrés le 6 novembre alors que la date de livraison prévue était à l'été 2012;
• Par conséquent le système n'a pu être installé et mis en fonction avant décembre 2012, date à laquelle la Phase 2 du projet devait se terminer.

Malgré les délais encourus, les résultats préliminaires laissent envisager un avenir prometteur pour l'industrie ostréicole du Nouveau-Brunswick ainsi que pour le programme d'amélioration génétique de l'huître américaine à l'IRZC. Selon les observations à ce jour, plus de deux millions de larves peuvent être maintenus par bassin haute densité et le système en place compte 60 bassins. Dans la seule écloserie de l'IRZC, il s'avère donc envisageable de produire plus de 120 millions de larves oeillées par année (en présumant qu'aucune mortalité massive et accidentelle ne survienne). Suite à ce projet, il devient possible de bonifier substantiellement le programme d'amélioration de l'huître en vigueur à l'IRZC et de transférer à l'industrie l'adaptation des techniques de production larvaire néo-zélandaise. De même, les naissains améliorés grâce à la sélection génétique bénéficieront aux écloseries commerciales et aux professionnels afin de répondre aux besoins croissants de l'industrie ostréicole. Toute ces démarches permettront d'obtenir une semence de meilleure qualité et plus performante ce qui favorisera une meilleure productivité au sein des entreprises.

1. Introduction¹

La production aquacole du Nouveau-Brunswick génère une importante activité économique dans les régions rurales et côtières et se situe au 2e rang au Canada après la Colombie-Britannique. Au Nouveau-Brunswick, la production de l'huître américaine se chiffrait à 9.6 millions de dollars (en 2009) en termes de valeur à la ferme et à l'étape de la transformation. L'industrie conchylicole au Nouveau-Brunswick se compose de 276 baux pour l'élevage sur le fond et 233 baux pour l'élevage en suspension. Le nombre d'huîtres en production en 2009 étaient de 108 millions d'unités (MAAP/Bilan du secteur aquaculture de 2009). 

Depuis 5 ans, l'Institut de recherche sur les zones côtières (IRZC) réalise un programme d'amélioration génétique de l'huître américaine (Crassostrea virginica). Ce programme d'amélioration a permis une meilleure maîtrise des techniques de production des familles par croisement inter-individus et de produire trois cohortes de première génération F1 en 2005, 2007 et 2012. Les résultats de ces efforts de recherche laissent envisager que certaines familles ont un potentiel de croissance et de survie plus élevé que les huîtres de captage naturel. Certaines familles présentent des critères très intéressants, tel que le taux de croissance d'une famille est 10% plus élevé qu'un captage naturel et présente un faible taux de mortalité, soit inférieur à 5 %. Les huîtres provenant d'un des mélanges de géniteurs (« pool ») a une croissance supérieure, soit de 20,8 %, comparativement au captage naturel, ce qui représente 9 mois de moins dans un cycle de croissance de 4 ans. Toutes ces observations nous démontrent qu'il y a un réel potentiel d'obtenir des animaux plus performants, ce qui constitue le fondement à cette activité de recherche à l'IRZC (IRZC, 2010). Les mêmes observations ont été soulevées dans la revue scientifique par le généticien Dr. Christophe Herbinger. Il mentionne que : « Les résultats présentés dans le rapport sur le programme sont très encourageants. Les techniques de production de familles par croisement d'un mâle et d'une femelle ont été mises au point. Plusieurs familles ont été produites et mises en culture, et des différences de croissance sur le terrain intéressantes ont été mises en évidence. Il s'agit d'avancées substantielles car la production contrôlée de familles de mollusques pour des programmes d'amélioration génétique reste encore rare dans le monde. De tels programme n'existent que dans quelques pays (USA, France, Australie, Nouvelle Zélande) et sont encore jeunes. L'établissement d'un programme de sélection au Nouveau-Brunswick sera un atout solide pour le développement de l'industrie conchylicole dans cette province et dans le Canada Atlantique. » (Herbinger, 2010).

Afin d'assurer la production de familles nécessaires à un programme d'amélioration génétique, la semence d'huître doit être produite en écloserie. L'équipe de l'écloserie de l'IRZC a rencontré certains défis pendant cette période de développement du programme de sélection. Le taux de fécondation a été très variable et majoritairement faible. Cent (100) croisements et 5 « pools » ont été nécessaires pour produire 16 familles et de ce groupe, seulement quelques-unes des familles se sont avérées intéressantes en termes d'amélioration de croissance et de survie. Tout ceci peut être justifié par la qualité des différents gamètes entre adultes ainsi que l'incompatibilité gamétique. Afin de pouvoir continuer ce programme d'amélioration génétique et le développer plus rapidement, il faudra revoir certains aspects, entre autre, celui concernant l'élevage des familles en écloserie. Les bassins d'élevage larvaire devront être changés afin de pouvoir produire beaucoup plus de familles en même temps comme cela se fait dans d'autres programmes d'amélioration génétique avec l'huître, avec le même espace physique ainsi qu'un plus grand nombre de larves par familles. Des bassins de ce type ont été développés en Nouvelle-Zélande afin de permettre la réalisation de leur propre programme de génétique de l'huître du Pacifique. Ceci est un élément-clé pour le développement plus rapide et efficace d'un programme de génétique de l'huître américaine au Nouveau-Brunswick et ce, afin de d'apporter des bénéfices significatifs à l'industrie et ce, plus rapidement. Une des suggestions mentionnées dans la revue du programme de génétique mentionne qu'il faut donc modifier l'écloserie actuelle qui est équipée d'un petit nombre de gros bassins en système fermé. Ce système n'est pas approprié aux objectifs et le nouveau système, tel que présenté dans le rapport, est basé sur un grand nombre de petits bassins en système ouvert (Herbinger, 2010).

Ces bassins appelés "Cawthron ultra density larval system (CUDLS)" ont été développés à l'Institut de Cawthron en Nouvelle Zélande où les bassins sont utilisés pour la production des familles de leur programme de génétique de l'huître du Pacifique et de la moule verte. Ces bassins sont basés sur le principe de système ouvert à l'opposé de la façon conventionnelle de culture en lots. Ce nouveau type de bassin pourrait offrir plusieurs avantages :

• augmentation du nombre de larves par ml (de 100 à 1000 au lieu de 2 à 10 larves / ml);
• croissance plus rapide des larves et tailles plus uniformes en comparaison avec les systèmes conventionnels;
• meilleur succès de fixation.

2. Matériel et méthodes²

2.1 Phase 1 : Transfert technologique des bassins de la Nouvelle Zélande

Objectif : Obtenir la formation pour l'installation, le fonctionnement et l'utilisation du système CUDLS

Méthodes:

• La formation sur l'utilisation et l'installation des bassins à haute densité s'est faite en Nouvelle-Zélande par Nick King de l'Institut de Cawthron.
• Achat des bassins à haute densité.

2.2 Phase 2 : Installation, réglage et adaptation des bassins CUDLS

Installation du système

Afin d'assurer le bon fonctionnement des bassins et de respecter les critères d'élevage de l'huître américaine, un plan ci-dessous a été écrit et suivi. Les bassins ont été installés dans les locaux déjà existant de l'écloserie conchylicole de l'IRZC. Le système anciennement utilisé est resté en place pour des fins de comparaison. Puisque le nouveau système est en circuit ouvert, une réserve d'eau est nécessaire afin d'obtenir l'eau en continue et à la température voulue. Une alarme et une génératrice a aussi été ajoutée à ce système afin d'assurer une circulation d'eau sans interruption (bris, arrêt de l'électricité etc.).

Réglage et adaptation du système

Les bassins CUDLS ont été livrés le 6 novembre 2012 à l'IRZC, contrairement à la date prévue qui était en été 2012. Ainsi, le système a pu être mis en opération seulement en décembre 2012. Les tests pour le réglage et l'adaptation du système ont pu débuter par la suite.

Avant de pouvoir élever des animaux dans les bassins CUDLS, ceux-ci ont été conditionnés avec de l'eau salée en alternance avec des périodes à sec pour une période minimale de deux semaines. De plus, après l'installation des bassins, des tests ont été effectués afin de faire le réglage et de s'assurer qu'il soit possible de :

1. Maintenir la température adéquate ;
2. Maintenir le débit demandé ;
3. Distribuer uniformément la nourriture ;
4. Maintenir le niveau d'eau dans les bassins.

Ainsi, la température a été notée dans un bassin traditionnel et un bassin CUDLS (avec débit de 120 mL/min.) toutes les heures pendant 24 heures afin de vérifier si le système pouvait maintenir la température adéquatement. Entre temps, la température ambiante de la salle d'élevage a été notée régulièrement. Différents débits d'eau ont aussi été évalués (80, 120 et 160 ml/min.) sur les bassins d'une même section en vérifiant deux fois par semaine pendant deux semaines si ceux-ci se maintenaient. L'uniformité de la distribution de la nourriture a été effectuée avec une caméra vidéo avec l'algue Isochysis galvana dans un des bassins CUDLS. Enfin, le niveau d'eau dans les bassins CUDLS a été observé tout au long de ces tests préliminaires pour vérifier s'il restait stable.

Ce temps de conditionnement ainsi que les réglages du système ont été effectués pendant la période de conditionnement des géniteurs (environ 5 à 6 semaines) qui allait servir à réaliser les prochaines étapes. 

Afin d'adapter les facteurs de fonctionnement des nouveaux bassins, les larves d'huîtres américaines ont été produites en écloserie suivant la méthode conventionnelle. Les géniteurs provenaient du même groupe d'animaux d'origine du milieu naturel et choisi au hasard. Trois pontes en masse ont été utilisées afin d'obtenir le même lot d'individus pour chaque réplica dans le temps. 

La performance de ce nouveau système de bassin a été comparée avec le système traditionnel en triplica. Immédiatement après la fécondation, il a été décidé de tester deux différentes densités d'embryons dans les bassins CUDLS, soit 500 et 1000 embryons/mL pour voir s'il était possible de ne pas utiliser les bassins traditionnels pour la période pré-larvaire. Dans les bassins traditionnels, les embryons ont été mis à 10 embryons/mL, comme cela se fait normalement.

Pour chaque réplica, les larves étaient distribuées dans deux bassins traditionnels de 115 litres (en système statique) et 18 bassins CUDLS avec différentes densités larvaires initiales. La densité larvaire dans les bassins traditionnels devait être contrôlée à demi-cycle (environ 10 jours) et à la fin de l'élevage, tandis qu'aucune réduction ne devait être apportée à la densité larvaire dans les bassins CUDLS. Un total de 54 bassins CUDLS, en incluant les traitements de densités larvaires et de débits d'eau (6X3X3 = 54 bassins), et de six bassins (2X3 = 6 bassins) conventionnels auraient été nécessaires pour cette section de l'essai.

À partir du jour 2 du développement larvaire, le nombre de larves par bassin a été évalué afin de déterminer la croissance, la survie et le pourcentage de fécondation pour chacun des traitements. Lors de l'élevage larvaire, 50 larves par bassin ont été mesurées (ou moins dans le cas des bassins à très faible nombre de larves). La survie a été évaluée en comptant le nombre de larves vivantes par bassin à chaque vidage d'eau (soit 3 fois par semaine).

L'étape de la fixation se déroulera avec les larves d'huîtres oeillées à l'aide de collecteurs de type chapeau chinois. La quantité d'huîtres transférées sera notée. Lorsque les huîtres seront fixées, le pourcentage de fixation sera évalué pour chacun des traitements.

2.3 Phase 3 : Production de naissains provenant de la deuxième génération

Après avoir maîtrisé le fonctionnement du nouveau système et déterminé les paramètres importants pour son bon fonctionnement, la production de larves oeillées de la deuxième génération débutera, soit d'ici la fin mai 2013.

Depuis 2005, 2007 et 2012, les familles de la première génération du programme de génétique sont entreposées en mer. Les huîtres des cohortes 2005 et 2007 sont matures et pourront produire la deuxième génération dans le cadre du programme d'amélioration génétique de l'huître américaine. Les différents croisements seront déterminés avec le généticien Christophe Herbinger. Le plan de croisement est hiérarchisé par les mâles soit : 1 mâle avec 4-6 femelles résultant en de pleins et demi-frères. Le protocole de production de famille apparaît ci-dessous. Le nouveau système permettre de conserver un plus grand d'œufs par femelle, ce qui constitue un avantage énorme dans le cadre d'un programme d'amélioration génétique.

Protocole de production de familles F2

• Critère de sélection : croissance et survie

Fécondation

• Plan de croisement hiérarchisé par les mâles (1 ♂ avec 4-6 ♀ =  pleins et demi-frères).
• Les choix de croisements seront déterminés par le généticien.
• Les fécondations seront faites dans des béchers de verre.
• Nombre d'œufs et de spermes utilisés pour la fécondation :

  Familles : 3 000 000 ovocytes et 200 spermatozoïdes /ovocyte (les femelles ayant moins d'œufs que 3 650 000 ne seront pas utilisées).

  Pool : 650 000 ovocytes de chaque femelle et 200 spermatozoïdes de chaque mâle/ovocyte.

• Les gamètes sont obtenus par stripping.
• Premièrement, un mâle sera trouvé, strippé et les spermes seront filtrés sur du 60 µm. Les spermes seront vérifiés pour la motilité. Un minimum d'eau sera utilisé afin de garder le sperme le plus concentré possible. Si le sperme est actif, le nombre de sperme sera évalué avec un hemacytomètre avant de trouver une femelle. Les spermes seront placés au réfrigérateur.
• Quatre femelles seront trouvées et strippées.
• Les œufs seront filtrés sur un tamis de 130 µm pour enlever les débris et par la suite un tamis de 20 µm. Ce sont les œufs retenus sur le 20µm qui seront utilisés.
• Par la suite, il y aura une attente d'au moins 20 minutes pour que les œufs deviennent ronds (les œufs seront brassé /au 10 minutes).
• Le nombre d'œufs sera évalué en utilisant le compteur de particules.
• Trois comptes seront fait par échantillon (3 cuvettes différentes par échantillon).
• Une mesure de 50 œufs sera prélevée.
• Diviser les œufs : Famille (3 000 000) dans les béchers de 4 litres et Pool (650 000) dans un sceau de 10 litres.
• Féconder seulement les œufs des familles et garder le sperme au réfrigérateur pour le Pool à la fin.Revérifier que les spermes soit actifs avant de les utiliser.
• Attendre 1h30 pour fécondation.
• Toujours brasser les œufs aux 10 minutes.
• Quand les 4 premières femelles sont fécondées, il faut nettoyer entièrement l'espace de travail pour que la recherche d'un autre mâle et 4 autres femelles puisse débuter.
• Lorsque toutes les familles auront été fécondées, féconder le Pool.

Élevage larvaire

Aucun triage ne sera fait afin de ne pas éliminer les animaux pouvant être les plus performants. Les densités ainsi que les différents critères d'élevage larvaire auront été déterminés à la phase du réglage du système. À chaque filtration :

• Taille des 50 larves par famille (prise de photo) à chaque changement d'eau.
• Densité par famille (3 comptes dans volume connu) à chaque changement d'eau.
• Température et salinité dans l'eau de chaque remplissage des bassins.

Métamorphose et naissains

 Lorsque les larves sero seront prêtes à se fixer, elles seront placées dans d'autres bassins avec les collecteurs. Chacune des familles seront fixées séparément. Le pourcentage de fixation sera évalué pour chacune des familles. 

Prélèvement des tissus génétique pour les géniteurs

Des échantillons seront prélevés de chaque femelle et mâle qui participeront aux pontes pour la production des F2.

1. Si les bouteilles ont déjà été utilisées, il faut les rincer à l'éthanol.
2. S'assurer de bien nettoyer les instruments entre chaque dissection.
3. Les bouteilles sont remplies d'éthanol jusqu'à l'épaule.
4. Un morceau du muscle est prélevé (voir figure pour parties interne d'une huître).
5. IMPORTANT : la taille du morceau ne doit pas excéder la taille de ½ cm3 (maximum 1 cm3). Ceci équivaut à la grosseur d'une efface de crayon.
6. Chaque tissu est préservé dans des bouteilles de verre de 20 ml à la température de la pièce dans de l'éthanol absolu.
7. S'il n'y a pas d'éthanol dans les bouteilles, les tissus peuvent être préservés à - 80ºC.

3. Résultats et discussion

3.1 Phase 1 : Missions scientifique de transfert technologique des bassins de la Nouvelle- Zélande

La mission était prévue en avril 2012, mais a finalement eu lieu en juin 2012. Chantal Gionet et André Dumas ont représenté l'IRZC lors d'une mission scientifique au Cawthron Institute de Nouvelle-Zélande en juin dernier. L'objectif de la visite consistait à effectuer un transfert technologique relativement à l'utilisation de bassins à haute densité pour la production de larves de mollusque. L'IRZC a fait l'acquisition de 62 de ces bassins pour la continuité du programme d'amélioration génétique de l'huître. L'équipe du Cawthron Institute a fourni une formation complète sur l'installation et l'utilisation des bassins. Ces scientifiques constituent des chefs de file dans l'amélioration génétique des mollusques. La visite scientifique fut l'occasion d'apprendre davantage non seulement sur les mollusques, mais aussi sur la gestion de l'innovation par l'entremise de rencontres personnelles avec le directeur scientifique de l'aquaculture et le directeur général de cet institut de recherche presque centenaire.

3.2 Phase 2 : Installation, réglage et adaptation des bassins CUDLS

Lors des premiers tests pour vérifier si le système pouvait maintenir la température dans les bassins CUDLS, la température ambiante variait entre 18.2°C et 26.4°C, ce qui ne permettait pas d'obtenir une température stable dans les bassins (20,6°C à 22,5°C), et ce même si la température dans la réserve d'eau était stable à 19°C. Ainsi, le système de chauffage a été remplacé et amélioré, ce qui a permis d'obtenir une température ambiante plus stable et plus précise, soit 20.8°C lorsque réglé à 20,0°C. Avec le chauffage réglé à 20.5°C et l'eau de la réserve à 21,1°C, la température moyenne dans un des bassins CUDLS était de 20,4 °C ± 0,2°C. Quelques températures plus basses dans les bassins pouvaient être occasionnées par l'ouverture de la porte du laboratoire, ce qui aurait abaissé temporairement la température ambiante de la salle. Il importe donc de maintenir les portes fermées pour éviter que ce genre de variation ne se produise en période de production.

La distribution des algues Isochrysis galvana a été filmée comme prévue, mais les résultats restent encore à visualiser et évaluer en détail. Néanmoins, lorsque la concentration d'algue dans le bassin de distribution d'eau est ajustée au niveau voulu et reste stable, l'eau à la sortie des bassins CUDLS (en absence de larves) recevant un même débit semble avoir une concentration d'algue très semblable au bassin de distribution d'eau. Ceci est positif et indique que les bassins reçoivent à peu près chacun la même quantité de nourriture. Les tests préalables indiquaient que les bassins pouvaient maintenir un débit stable sur une période de deux semaines. Par contre, l'ajustement à 80 ml/min. dans les bassins se faisait beaucoup difficilement qu'à 120 ml/min. et 160 ml/min vu le très faible débit et la limite de précision avec la valve d'entrée d'eau dans le bassin. De plus, lorsque le système était en fonction avec des larves, le débit des bassins qui étaient ajustés à 80 ml/min. diminuaient au point d'être presque arrêté. Il fallait donc continuellement réajuster le débit de ceux-ci régulièrement, ce qui n'était pas le cas pour les bassins ayant des débits de 120 ml/min. et 160 ml/min. Par conséquent, il n'est pas recommandé d'utiliser un débit inférieur à 120 ml/min. par bassin avec le système en place.

Initialement, le bullage dans les bassins était être très faible (environ 1 bulle par seconde) pour imiter les procédures en Nouvelle-Zélande. Par contre, il arrivait parfois que le bullage s'arrêtait complètement le lendemain de l'ajustement, ce qui occasionnait souvent un débordement du bassin si les larves et les algues se collaient dans le filtre. Alors, un bullage environ 10 fois plus puissant s'avérait préférable voir même essentiel pour réduire les risques que le bullage arrête et que le filtre soit bouché à l'intérieur du bassin. Malgré le bullage plus puissant, les larves poursuivent leur croissance normalement et il n'y a pas de mortalité évidente qui y soit associée jusqu'à maintenant.

Le filtre à l'intérieur du bassin CUDLS avait initialement des mailles de 20 µm pour éliminer toute chance d'échappement des larves au travers du filtre. Cependant, un jour ou deux après que les larves ont été mises en bassin, les filtres de plusieurs bassins se sont bouchés, ce qui a entraîné des débordements. Pour contrer ce problème, des filtres de 45 µm ont été installés. Une légère perte de larves est occasionnée dans les jours qui suivent le transfert, mais il apparaît selon des observations sous la loupe binoculaire que ce ne sont que les larves très petites ou difformes qui passent à travers la membrane de 45 µm. Il est recommandé d'installer des filtres de mailles 60 µm après 10 jours d'élevage larvaire car les filtres de 45 µm se salissent plus rapidement après une dizaine de jours, en particulier pour les bassins avec une densité élevé, ce qui augmente le risque que le bassin déborde.

Au jour 9 de l'élevage, le développement des larves semble plus important dans les bassins CUDLS que dans les bassins conventionnels. En effet, la mesure moyenne des larves d'un bassin CUDLS avec une densité de 1000 larves/mL et un débit de 120 mL/min. est de 192 µm ± 17µm (n=10), alors que la mesure moyenne d'un bassin traditionnel est de 135 µm ± 10 µm (n=10). Cette tendance reste à confirmer au cours des prochaines productions de larves.

3.3 Phase 3 : Production de naissains provenant de la deuxième génération

Cette section du protocole n'a pu être évaluée dans les délais prévus, mais les essais devraient se réaliser d'ici mai 2013.

4. Conclusion

Puisque les essais d'élevage larvaire ont débuté tardivement, seulement un réplica a pu être effectué jusqu'à maintenant, et ce jusqu'au jour 15 de l'élevage larvaire. L'étape de la fixation est prévue sous peu pour ces premières larves. Pendant l'élevage, le système CUDLS a été amélioré au niveau du bullage et des filtres dans les bassins, ce qui a permis de réduire les risques de débordement. Les essais se poursuivent actuellement pour répéter deux autres fois les essais de densité larvaires et de débits d'eau. Suite à cela, la production de naissains provenant de la deuxième génération pourra s'entreprendre avec les meilleures conditions d'élevage découvertes dans les premiers essais. Le nombre de familles de première génération sera aussi augmenté conformément aux recommandations du généticien.