Nouvelles découvertes en otolithologie

Découvrez certains des domaines les plus prometteurs de la recherche sur les otolithes.

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• Méthodes
• Outils et références

Méthodes

Nouvelles méthodes de recherche sur les otolithes.

Nouvelle méthode de détermination de l'âge du homard, du crabe et de la crevette

Les crustacés n'ont pas d'otolithes. Par contre, la découverte de bandes de croissance dans leurs pédoncules oculaires et leur gastrolithe doit beaucoup aux résultats de la recherche sur les otolithes.

Analyse de stocks mixtes combinant les otolithes et les marqueurs génétiques

L'article publié en 2010 par Smith et Campana (en anglais seulement) expose la première méthode statistique connue d'analyse de stocks mixtes. Il s'agit d'un cadre bayésien permettant d'intégrer simultanément différentes caractéristiques, comme les caractéristiques :

• génétiques
• otolithiques
• méristiques

Accédez à des téléchargements gratuits, y compris :

• un progiciel R (qui contient un ensemble de données en échantillon)
• une version Mix.Fish pour Unix
• une notice d'installation

Programme statistique de validation d'âge à partir d'une analyse de bord

En 2009, Okamura et Semba ont publié un article décrivant un programme statistique de validation de la formation des bandes de croissance annuelles à partir d'une analyse des bords. L'objectif était de déterminer si une zone opaque ou translucide apparaît sur les bords de l'otolithe ou de la vertèbre pendant l'année. Il s'agissait de la première analyse statistique conçue pour analyser les données des bords, généralement étudiés de manière ponctuelle et non rigoureuse.

Contrôle de la qualité dans les activités de détermination de l'âge à grande échelle

Une enquête informelle, menée auprès de laboratoires halieutiques du monde entier, a révélé que l'âge d'au moins 800 000 otolithes était déterminé chaque année. La plupart du temps, ces déterminations sont faites dans un contexte de production de masse par des laboratoires d'évaluation des stocks. Certains laboratoires appliquent des protocoles de contrôle de la qualité et disposent de collections de référence validées, d'autres non.

Des examens récents ont résumé les pratiques exemplaires en matière de validation de l'âge et de contrôle de la qualité. Ils ont critiqué la méthode largement utilisée fondée sur l'accroissement marginal des otolithes pour la validation de l'âge.

Validation de l'âge des poissons à grande longévité au moyen des retombées et du radiocarbone issus des essais nucléaires

La meilleure façon de valider l'âge des poissons à grande longévité est fondée sur les retombées et le radiocarbone issus des essais nucléaires. Elle ne recourt à aucune des hypothèses qui entachent les autres méthodes.

Les empreintes élémentaires comme traceurs naturels

L'hypothèse initiale selon laquelle la composition élémentaire et isotopique des otolithes pourrait constituer un traceur non génétique parfait des stocks s'est évanouie.

Nous avons plutôt constaté que l'empreinte élémentaire fonctionne exactement comme le traceur naturel d'un groupe de poissons, traceur totalement stable sur de courtes périodes. Cela nous permet de retracer en toute fiabilité les déplacements de ces poissons, où qu'ils aillent et quelles que soient les populations auxquelles ils se mêlent. Il s'agit d'une expérience de marquage à grande échelle, mais sans devoir consacrer de temps et de fonds à l'étiquetage initial.

Nous pensons que, dans de nombreux cas de mélanges de stocks, nous obtiendrons ainsi un moyen de discrimination meilleur que tout autre, plus pertinent même que l'ADN microsatellite.

Des analyses des mélanges de stocks fondées sur l'estimation du maximum de vraisemblance

L'analyse des mélanges de stocks fondée sur l'approche de l'estimation du maximum de vraisemblance est la meilleure façon de classer les poissons en groupes selon les empreintes élémentaires. Les généticiens effectuent des analyses des mélanges de stocks fondées sur l'estimation du maximum de vraisemblance depuis nombre d'années. Ils ont ainsi une bonne longueur d'avance sur nous dans ce domaine.

L'analyse discriminante pour classer des poissons inconnus dans 2 groupes de référence ou plus est courante dans le domaine otolithique. Cependant, l'analyse discriminante peut donner des résultats grossièrement erronés quand on ne connaît pas à l'avance la situation réelle (problème des présupposés).

Reconstitution des températures par sonde au moyen des isotopes de l'oxygène

De nombreux chercheurs ont utilisé les isotopes de l'oxygène dans des otolithes entiers pour déterminer la température moyenne de l'eau dans laquelle vivait le poisson. D'autres ont eu recours aux techniques de microrodage pour obtenir l'historique des températures saisonnières ou annuelles. Les nouveaux microéchantillonneurs pilotés par ordinateur permettent des échantillonnages encore plus précis.

Les techniques par sonde laser ou sonde ionique représentent l'étape logique suivante. Elles permettront (en principe) d'établir des historiques des températures :

• mensuelles
• hebdomadaires
• quotidiennes

Marquage de masse au moyen de composés fixant le calcium ou de la température

Divers laboratoires et écloseries procèdent désormais couramment au marquage de masse de millions de jeunes poissons avant de les relâcher dans la nature. Certains ont déjà utilisé les résultats de la recapture pour mettre à l'essai la théorie écologique, mais les possibilités sont encore pratiquement inexploitées.

Détermination de l'âge assistée par ordinateur

Même avec les progrès constants de l'imagerie et de l'intelligence artificielle, il est peu vraisemblable qu'on invente dans un proche avenir une machine polyvalente et entièrement automatisée qui puisse déterminer l'âge.

Toutefois, la résolution et la plage dynamique des systèmes d'analyse d'image s'améliorent rapidement. Cela signifie que la mise en valeur des images deviendra plus facile que jamais.

Le nombre d'otolithes nécessaires aux déterminations d'âge courantes devrait aussi diminuer, grâce à des améliorations. On a renforcé le contrôle de la qualité et de l'introduction de techniques statistiques fondées sur le maximum de vraisemblance pour la prévision de l'âge à partir de la morphométrie des otolithes .

Outils et références

Nouvel atlas otolithique pour le Pacifique occidental

Le livre de Chien-Hsiang Lin et Chih-Wei Chang, Otolith Atlas of Taiwan Fishes, fournit une référence très appréciée des scientifiques qui utilisent les otolithes du Pacifique occidental. Il contient des photographies et des images au microscope électronique à balayage de plus de 1 000 espèces de poissons.

Balayage tridimensionnel des otolithes

Toni Lombarte et ses collègues ont annoncé la mise au point d'un scanneur en 3D pour otolithes. Il produit des images de très bonne qualité que l'on peut faire pivoter en 3D au moyen d'un logiciel adapté.

Logiciel d'analyse d'images et de formes

Le LASAA (Laboratoire de Sclérochronologie des Animaux Aquatiques) de l'IFREMER (France) a mis au point un nouveau logiciel de traitement numérique des pièces calcifiées. Ce logiciel permet :

• l'extraction de données
• l'accentuation d'images
• l'accentuation d'images
• l'analyse de la forme des otolithes
• des fonctions normales d'acquisition d'images

Nouveau paléothermomètre

Le paléothermomètre idéal peut servir à reconstituer l'historique des températures sans les variables que sont la salinité et la composition de l'eau, qui sèment la confusion. Dans le cas des otolithes, les isotopes stables de l'oxygène sont généralement la meilleure solution, mais seulement si la composition isotopique de l'eau est connue. Une autre possibilité est fondée sur des combinaisons d'isotopes stables de l'oxygène et du carbone. Elle ne règle pas tous les problèmes, mais évite les complications causées par la composition de l'eau.

Logiciel Web d'identification des otolithes

On peut actuellement se reporter à un certain nombre d'atlas des otolithes de poissons dans le monde pour identifier les espèces selon la forme et l'apparence des otolithes. Toutefois, le premier logiciel Web d'identification des espèces repose sur les formes d'otolithes.

Le programme fait appel à diverses méthodes mathématiques d'analyse des formes (dont l'analyse par ondelettes). Il ne nécessite rien de plus que le téléchargement d'une image d'otolithe correctement orientée sur fond noir.

Pour l'heure, l'identification des espèces est surtout limitée aux espèces de la Méditerranée, mais l'enrichissement de la base de données par des images d'autres régions est en cours.

Logiciel fondé sur le maximum de vraisemblance

On sait que la composition élémentaire des otolithes permet de distinguer efficacement les espèces de stocks mixtes de différentes sources. Les spécialistes cherche donc de plus en plus un logiciel fondé sur le maximum de vraisemblance pour séparer les groupes mixtes.

L'analyse discriminante ne convient pas ici, car les paramètres des éléments antérieurs sont inconnus. Dans la partie du site Web portant sur l'analyse statistique élémentaire et isotopique, nous avons versé une version de travail du programme d'analyse intégrée des mélanges de stocks (établie pour l'environnement S-Plus). Vous pouvez l'utiliser pour séparer les mélanges de stocks en fonction des empreintes élémentaires ou d'autres variables continues ou nominales.

Nouveau matériel d'otolithométrie

Plusieurs entreprises de différents pays ont mis au point de nouveaux instruments de préparation et d'interprétation des otolithes, par exemple :

• une scie de découpe d'otolithes de Benetec de sa gamme complète de traitement des otolithes
• un système de mesure de la croissance quotidienne semi-automatique de Ratoc System Engineering (en anglais et japonais seulement)
• le MultiLap Polishing Tool de South Bay Technology (en anglais seulement) pour polir plusieurs otolithes simultanément tout en maintenant un contrôle précis sur chaque otolithe

Atlas photographique des otolithes de poissons

Après environ 20 ans de préparation, le Photographic Atlas of Fish Otoliths of the Northwest Atlantic Ocean a été publié. Il présente :

• des images de lapilli et d'asterisci de la plupart des familles
• un essai résumant les facteurs qui affectent la forme des otolithes
• des images obtenues par microscopie optique et par microscopie électronique à balayage de 580 paires d'otolithes sagittaux correspondant à 288 espèces et 97 familles de poissons de l'Atlantique Nord-Ouest

Secteur magnétique haute résolution

Le secteur magnétique permet d'établir une distinction entre de nombreuses interférences isobares et l'élément dosé, qui augmente la précision des dosages de certains éléments clés.