L’une des plus grandes difficultés de la recherche et de la gestion des pêches est qu’il est difficile d’observer directement les poissons tout au long de leur cycle de vie. Il est beaucoup plus facile de compter les moutons dans un pâturage que de compter les poissons sous l’eau. L’un des outils les plus utiles que les scientifiques utilisent pour étudier les poissons sont les otolithes.
Les otolithes (du grec « pierre d’oreille ») sont des structures de carbonate de calcium trouvées sous le cerveau de la plupart des poissons qui aident à l’équilibre et à l’audition (figure 1). Les otolithes ne sont pas attachés au crâne ou à un autre os, ils flottent dans des sacs remplis de liquide dans l’oreille interne. La plupart des poissons possèdent trois paires d’otolithes : les sagittae (la plus grande paire), les lapilli et les asterisci. Seuls les poissons cartilagineux (requins, raies et chimères) et les poissons sans mâchoires (lamproies et myxines) n’ont pas d’otolithes.
Figure 1. Une paire d’otolithes sagittaux d’un bar rayé (Morone saxatilis) avec une pièce de dix cents pour l’échelle. Photo de Steve Luell.
La taille et la forme des otolithes varient selon les espèces. Les poissons qui vivent sur un habitat structuré et qui vocalisent pendant l’accouplement, comme le tambour noir (Pogonias cromis) et le crocodile de l’Atlantique (Micropogonias undulatus), ont de très gros otolithes. Les espèces qui nagent continuellement, comme le thon rouge (Thunnus thynnus) et le gaspareau (Alosa pseudoharengus ; figure 2) ont des otolithes beaucoup plus petits, probablement pour limiter les mouvements excessifs des otolithes dans l’oreille interne pendant que le poisson nage. En raison de leurs formes et de leurs tailles distinctes, les chercheurs peuvent identifier les otolithes même lorsque le reste du corps du poisson est absent. Par exemple, certains scientifiques analysent les otolithes récupérés dans les excréments des oiseaux et des phoques pour connaître les préférences alimentaires de ces prédateurs.
Figure 2. Une paire d’otolithes sagittaux d’un gaspareau avec une pièce de dix cents pour l’échelle. Photo de Steve Luell.
Les otolithes accrètent continuellement du carbonate de calcium tout au long de la vie du poisson. Le carbonate de calcium qui sert à former les otolithes provient de l’eau et de la nourriture consommée par le poisson. Ce processus est influencé par le métabolisme du poisson. Pendant l’hiver, l’otolithe forme une couche dense et opaque en raison du ralentissement du métabolisme. Pendant les mois plus chauds, lorsque le taux métabolique est plus élevé, la couche qui se forme est moins dense et translucide. Les bandes opaques qui se forment représentent les anneaux de croissance annuels. Les scientifiques de la pêche s’en servent pour estimer l’âge du poisson, tout comme ils comptent les anneaux d’un arbre. En mesurant la longueur et le poids en plus de l’âge, les scientifiques peuvent également estimer la croissance. Pour les jeunes poissons de moins d’un an (appelés « jeunes de l’année »), les otolithes forment des incréments de croissance quotidiens en raison des différences de taux d’alimentation et de température de l’eau entre le jour et la nuit. En comptant les anneaux de croissance quotidiens, les scientifiques peuvent trouver la date exacte à laquelle le jeune poisson est sorti de son œuf. Cela est particulièrement utile pour les scientifiques qui étudient les taux de croissance des larves de poisson.
Les otolithes peuvent être utilisés pour déterminer plus que l’âge et la croissance. La composition chimique des otolithes peut également révéler des informations sur l’histoire de vie du poisson. Au fur et à mesure que les couches se forment sur l’otolithe, les oligo-éléments provenant de l’eau dans laquelle le poisson a vécu, ainsi que de la nourriture qu’il a consommée, se lient aux cristaux de carbonate de calcium. En examinant la microchimie des otolithes, les scientifiques peuvent étudier les schémas de migration, les habitats uniques dans lesquels vivaient les poissons (en particulier les plans d’eau dans lesquels ils vivaient et se déplaçaient), le régime alimentaire, les températures de l’eau, la présence de certains polluants, et bien d’autres choses encore. Les scientifiques de la pêche peuvent également associer la signature chimique des otolithes au plan d’eau où le poisson est né. Pour les espèces anadromes (poissons qui vivent la majeure partie de leur vie en eau salée et migrent à nouveau en eau douce pour frayer), comme le saumon ou le hareng de rivière, la présence d’éléments tels que le strontium et le baryum peut révéler quand le poisson a migré pour la première fois en eau salée et quand il est revenu frayer en eau douce. Il s’agit d’informations essentielles pour les gestionnaires de la pêche.
Comme les oligo-éléments se lient aux cristaux de carbonate de calcium pendant la formation des otolithes, les scientifiques peuvent exposer les poissons vivants à des produits chimiques fluorescents, comme l’oxytétracycline et l’alizarine, pour marquer leurs otolithes. Une fois l’otolithe extrait du poisson, les marques peuvent être vues à l’aide d’un microscope à fluorescence (figure 3). Lorsqu’on les observe sous une lumière fluorescente, les marques apparaissent comme des anneaux lumineux (figure 4). Ces marques chimiques peuvent être utilisées pour examiner le homing natal (si le poisson retourne à son lieu de naissance pour se reproduire), la validation de l’âge (pour confirmer l’âge du poisson) et la contribution des poissons élevés en écloserie à une population sauvage.
Figure 3. Examen d’un otolithe de gaspareau à la recherche de marques d’oxytétracycline à l’aide d’un microscope à fluorescence. Photo de Steve Luell.
Figure 4. Une marque d’oxytétracycline sur l’otolithe d’un gaspareau (d’après Luell 2016). Photo de Steve Luell.
Les otolithes sont un outil important pour les scientifiques de la pêche du monde entier. Ils ont des applications qui vont bien au-delà de l’âge et de la croissance, ils peuvent être utilisés pour étudier le portage natal, les schémas de migration et même les habitats dans lesquels les poissons vivaient. En révélant des informations vitales qu’il est difficile d’observer directement chez les poissons, les otolithes peuvent contribuer à une gestion efficace des pêches.
Pour en savoir plus sur les otolithes :
Bickford, N., et R. Hannigan. 2005. Identification des stocks de doré jaune via la chimie des otolithes dans la rivière Eleven Point, Arkansas. North American Journal of Fisheries Management 25 : 1542-1549.
Campana, S.E. 1999. Chimie et composition des otolithes de poissons : voies, mécanismes et applications. Marine Ecology Progress Series 188 : 263-297.
Hendricks, M.L., R.L. Hoopes, D.A. Arnold, et M.L. Kaufmann. 2002. Homing of hatchery- reared American shad to the Lehigh River, a tributary of the Delaware River. Journal nord-américain de la gestion des pêches 22 : 243-248.
Luell, S.M. 2016. Oxytétracycline et marquage thermique des otolithes de gaspareau (Alosa pseudoharengus). Thèse de maîtrise. Université du New Hampshire.
Popper, A.N., J. Ramcharitar, et S.E. Campana. 2005. Pourquoi les otolithes ? Aperçus de la physiologie de l’oreille interne et de la biologie des pêches. Marine and Freshwater Research 56 : 497-504.
Rooker, J.R., D.H. Seco, G. DeMetrio, R. Schloesser, B.A. Block, et J.D. Neilson. 2008. Natal homing and connectivity in Atlantic bluefin tuna populations. Science 322(5902) : 742- 744.