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| - On December 12th, 1999, the oil tanker Erika sank South of Brittany (France). A total of 20 000-30 000 t of heavy oil drifted in the open sea and spread throughout the Northern Bay of Biscay spoiling 500 km of coastline, from western Brittany to the northern tips of the islands of Ré and Oléron. These areas comprise important nurseries for juveniles of numerous fish species, in particular the common sole Solea solea. Experiments were conducted to determine the effects of a 5-day exposure to petroleum hydrocarbon (fuel No.2; 1/200, vol/vol) in 15 °C-acclimated juvenile sole. Four biological integration levels were investigated. At organism level we observed that standard metabolic rate (SMR) and active metabolic rate (AMR) were reduced and as a result, metabolic scope (MS) was 30 % lower in contaminated than in control sole. The critical oxygen concentration i.e., the minimum O2 level to sustain SMR, was 3.5 mg O2 L-1 in fuel-exposed fish and 2.3 mg O2 L-1 in control fish. At the heart level, changes in cardiac performance were analyzed during a challenge test which consisted in rising water temperature from 15 to 30 °C over a period of 6 hours. The results obtained showed that cardiac output, heart rate and stroke volume were lower in contaminated fish than in control fish. Moreover, fuel-exposed fish were less capable to tolerate quickly increasing water temperature. At the cellular level, the impact of oil exposure upon the contractility of ventricular muscle strips was investigated at 6 and 15 °C and efficiency of the adrenergic regulatory pathway was tested using a low (1 nM) and a high (1 µM) level of adrenaline. The results showed that the relative isometric tensions generated by ventricular muscle strips were lower in contaminated fish than in control fish. Contraction rate and rate of 50 % relaxation were faster in control fish than highly contaminated fish. Moreover, control fish had a higher Ca+2-handling capacity by the SR than contaminated fish. Regulation by adrenaline was impaired in highly contaminated fish. In the field, mesocosm experiments allowed the testing of the long-term effects of the functional and morphological alterations on fish ecological performance (survival and growth). After 3 months in the semi-natural mesocosms, growth of contaminated sole was half that of the control sole and no recovery was observed after 6 months. In summary exposure to hydrocarbons resulted in highly deleterious effects, at both the individual and population levels, due to subtle behavioural and morphological changes affecting feeding behaviours, reproductive success and ability to cope with environmental stressors. Therefore, these results indicate that although petroleum hydrocarbons exert their effects at the cellular level (alterations in the myocardium performance), these effects translate across levels of organismal organisation levels to influence the physiology of the whole animal, and eventually affect its fitness.
- Le 12 décembre 1999, le pétrolier Erika a coulé au sud de la Bretagne, déversant 20 000 à 30 000 t de pétrole lourd et polluant ainsi 500 Km de côtes, de la Bretagne sud au nord des îles de Ré et d'Oléron. Les zones touchées par la marée noire abritent des nourriceries importantes de la sole commune Solea solea. Afin d’évaluer les conséquences de la contamination de ces habitats essentiels le programme de recherche multidisciplinaire ECTOPHY a cherché à fournir les bases biologiques nécessaires à une interprétation écologique des effets de la marée noire ERIKA sur les performances adaptatives de la sole. C’est dans ce contexte que se sont déroulés les travaux présentés ici. L’objectif principal de la présente étude était d’évaluer l’impact d’une pollution de type ERIKA sur les performances adaptatives de juvéniles de la sole. Au cours de cette étude, 3 niveaux organisationnels ont été plus particulièrement étudiés. (i) Des expériences réalisées sur des strips ventriculaire ont souligné, à l’échelle cellulaire, les effets du pétrole sur la physiologie du couplage excitation-contraction et sa régulation. (ii) A l’échelle de l’organe j’ai précisé les conséquences des altérations cellulaires sur les performances cardio-vasculaires en situation de forte demande métabolique (augmentation de température) ou en cas de baisse de la disponibilité en oxygène (hypoxie). (iii) Des expérimentations en conditions semi-naturelles (marais tidaux) ont ensuite permis d’examiner les conséquences à plus long terme, des altérations fonctionnelles observées aux niveaux organisationnels inférieurs. L’exposition des soles durant 5 jours à un fioul n°2 proche de celui de l’ERIKA s’est accompagnée d’altérations cardiovasculaires et métaboliques marquées. Nous avons notamment observé que les tensions isométriques relatives développées par les strips ventriculaires sont plus faibles, avec des vitesses de contraction et de relaxation plus lentes. Leur sensibilité à l’adrénaline semble également altérée. Cependant une forte interaction entre contamination et température est observée, les températures élevées réduisant l’impact de la contamination. Le taux métabolique standard (SMR) le taux métabolique actif (AMR) et la capacité métabolique (MS) des soles contaminées sont plus faibles que ceux mesurés sur les animaux témoins non contaminés. La concentration d'oxygène critique, c’est à dire la teneur en oxygène minimale nécessaire au métabolisme basal, est de 3,5 mg L-1 chez les poissons contaminés alors qu’elle n’est que de 2,3 mg L-1 chez les poissons témoins. Lorsque la température de l’eau est progressivement augmentée de 15°C à 30°C le débit cardiaque, le rythme cardiaque et le volume d’éjection systolique augmentent mais restent inférieurs chez les poissons contaminés par rapport aux poissons témoins. Globalement, les réponses obtenues en condition de laboratoire indiquent que les poissons exposés à la pollution sont moins tolérants à toute perturbation environnementale et que leur capacité de régulation est réduite. Cette perte de performance adaptative s’est traduite par de moins bonnes performances de croissance et de survie au cours des expérimentations en conditions semi-naturelles.
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