# Adaptation et persistance des populations de saumon face au changement climatique

Mathieu Buoro

► To cite this version:

Mathieu Buoro. Adaptation et persistance des populations de saumon face au changement climatique. Journée Scientifique et technique du Pôle Migrateurs, Jun 2019, Paris, France. hal-02184264

HAL Id: hal-02184264

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Submitted on 5 Jun 2020

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# Adaptation et persistance des populations de saumon face au changement climatique

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BUORO Mathieu

12 06 2019

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

AGENCE FRANÇAISE
POUR LA BIODIVERSITÉ

ETABLISSEMENT PUBLIC DE L'ÉTAT
Contexte

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Milieu du XVIIIe</figcaption></figure>

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Fin du XIXe</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>XXe-début XXIe</figcaption></figure>

@Bretagne Grand Migrateur

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

ICES report 2010
Contexte - Exploitation

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

<figure><img src="image_11.png" /></figure>
Contexte – Continuité écologique & connectivité

<figure><img src="image_12.png" /></figure>
Contexte – Changement climatique (CC)

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Drought</figcaption></figure>

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Fires</figcaption></figure>

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Floods</figcaption></figure>

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Heatwaves</figcaption></figure>

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Natural land cover</figcaption></figure>

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Precipitation</figcaption></figure>

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>Sea level</figcaption></figure>

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>Storms</figcaption></figure>

<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>Warming</figcaption></figure>

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Water scarcity</figcaption></figure>

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>Ocean chemistry</figcaption></figure>

<figure><img src="image_24.png" /></figure>
Contexte - Cycle biologique du saumon

<figure><img src="image_25.png" /></figure>
Contexte – Changements phénotypiques

<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>FIG. 2. Change in (a) the date of river entry, (b) total length ($L_T$), (c) fish mass ($M$) and (d) and (e) Fulton's condition factor ($K$) in one sea-winter (1SW) and two sea-winter (2SW) *Salmo salar* from Normandy (......), Brittany (----) and Aquitaine (---) 1997-2013. The shaded bands represent 95% C.I.</figcaption></figure>
# Challenges

Comment le CC et les activités humaines impactent
les populations de saumons?

Comment les populations répondent aux changements
en cours et à venir? Peuvent-elles s'adapter à ces
changements rapides?

Quels sont les mecanismes d'adaptation et les facteurs de résilience des populations?

Comment favoriser l'adaptation/mitigation/resilience?
## Objectif

Evaluer les pressions de selection, la capacité d'adaptation au changement climatique (CC) et de pratiques de gestion pour assurer la stabilité et la résilience des populations

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Original pic from http://www.wiseass.org/
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 1. Accommodation/Plasticité phénotypique

* Comportement (refuge thermique,...)

* Histoires de vie (phénologie, migration/maturation)

<figure><img src="image_28.png" /></figure>
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 1. Accommodation/Plasticité phénotypique

<figure><img src="image_29.png" /></figure>
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 1. Accommodation/Plasticité phénotypique

<figure><img src="image_30.png" /></figure>
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 1. Accommodation/Plasticité phénotypique

<figure><img src="image_31.png" /></figure>
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 1. Accommodation/Plasticité phénotypique

<figure><img src="image_32.png" /></figure>
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 2. Adaptation génétique

<figure><img src="image_33.png" /></figure>
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 2. Adaptation génétique

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# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 2. Adaptation génétique

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# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 2. Adaptation génétique

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# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 2. Adaptation génétique

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# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

<figure><img src="image_38.png" /></figure>

## Intensité et direction des changements

Taille
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Erosion de la diversité génétique et phénotypique (e.g. pêche sélective)</figcaption></figure>
# Changements environnementaux & évolutifs

<figure><img src="image_40.png" /></figure>
# Changements environnementaux & évolutifs

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

REGAN
# Changements environnementaux & évolutifs

<figure><img src="image_42.png" /></figure>
# Changements environnementaux & évolutifs

<figure><img src="image_43.png" /></figure>
# Démographie évolutive

Réponse des populations face au CC dépend de nombreux mécanismes éco-évolutifs peu ou mal connue, d'intéractions complexes entre traits d'histoire de vie, des contraintes écologiques et évolutives, et vitesse/direction des pressions sélectives qu'elles subissent

<figure><img src="image_44.png" /></figure>

Prédiction

<figure><img src="image_45.png" /></figure>

Prospectives

(Sur la base des connaissances disponibles)
# Acquisition des connaissances

<figure><img src="image_46.png" /></figure>

Populations

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Individu

<figure><img src="image_48.png" /></figure>

Gènes

Jour

Année

Décades

<figure><img src="image_49.png" /></figure>
# Acquisition des connaissances

<figure><img src="image_50.png" /></figure>

Populations

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Individu

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

Gènes

Jour

Année

Décades

Sites

Régions

Aire distribution

## Diadromous Fish in Coastal Rivers Observatory (ORE-DiaPFC)

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

<figure><img src="image_54.png" /></figure>

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

INRA
SCIENCE & IMPACT

AGENCE FRANÇAISE
POUR LA BIODIVERSITÉ
MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT

<figure><img src="image_57.png" /></figure>

PECHE

PAYS BASQUÉ
EVALUABLE
DIAGNOSTIQUE

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

<figure><img src="image_59.png" /></figure>

<figure><img src="image_60.png" /></figure>
# Acquisition des connaissances

## SCIENTIFIC REPORTS

OPEN

Genetic architecture of threshold reaction norms for male alternative reproductive tactics in Atlantic salmon (*Salmo salar* L.)

Received: 23 September 2014

Accepted: 20 January 2017

Published: 10 March 2017

Olivier Lepais, Aurélie Manicki, Stéphane Glisse, Mathieu Buoro & Agnès Bardonnet

## Gènes & Expression

<figure><img src="image_61.png" /></figure>

<figure><img src="image_62.png" /></figure>

Populations

<figure><img src="image_63.png" /></figure>

Individu

<figure><img src="image_64.png" /></figure>

Gènes

Jour

Année

Décades

Sites

Régions

Aire distribution

## SalmoClim
INRA-ACCAF

<figure><img src="image_65.png" /></figure>

### SALMOCLIM

Survival cost of growth in a changing climate: evidence, consequences and opportunities for wild Atlantic salmon adaptation

### ACCAF metaprogramme

Final report: results for the period 2013–2016

English version

<figure><img src="image_66.png" /></figure>

January/2018

## INVESTIGATING EVOLUTIONARY TRADE-OFFS IN WILD POPULATIONS OF ATLANTIC SALMON (SALMO SALAR): INCORPORATING DETECTION PROBABILITIES AND INDIVIDUAL HETEROGENEITY

Mathieu Buoro,¹,²,³ Etienne Prévost,²,⁴,⁵ and Olivier Gimenez¹,⁶

## Diadromous Fish in Coastal Rivers Observatory (ORE-DiaPFC)

<figure><img src="image_67.png" /></figure>

<figure><img src="image_68.png" /></figure>

<figure><img src="image_69.png" /></figure>

AGENCE FRANÇAISE POUR LA BIODIVERSITÉ
MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT
PAYS BASQUÉ
EVALUATION
STRATEGIE

<figure><img src="image_70.png" /></figure>

PECHE

<figure><img src="image_71.png" /></figure>

Bretagne
Grands Migrateurs

<figure><img src="image_72.png" /></figure>

<figure><img src="image_73.png" /></figure>
# Intégration des connaissances

## SCIENTIFIC REPORTS

OPEN

Genetic architecture of threshold reaction norms for male alternative reproductive tactics in Atlantic salmon (*Salmo salar* L.)

Received: 23 September 2014

Accepted: 20 January 2017

Published: 10 March 2017

Olivier Lepais, Aurélie Manicki, Stéphane Glisse, Mathieu Buoro & Agnès Bardonnet

## Gènes & Expression

<figure><img src="image_74.png" /></figure>

### SalmoClim
INRA-ACCAF

<figure><img src="image_75.png" /></figure>

#### SALMOCLIM

Survival cost of growth in a changing climate: evidence, consequences and opportunities for wild Atlantic salmon adaptation

#### ACCAF metaprogramme

Final report: results for the period 2013–2016

English version

<figure><img src="image_76.png" /></figure>

January/2018

### INVESTIGATING EVOLUTIONARY TRADE-OFFS IN WILD POPULATIONS OF ATLANTIC SALMON (SALMO SALAR): INCORPORATING DETECTION PROBABILITIES AND INDIVIDUAL HETEROGENEITY

Mathieu Buoro,¹,²,³ Etienne Prévost,²,⁴,⁵ and Olivier Gimenez¹,⁶

### Diadromous Fish in Coastal Rivers Observatory (ORE-DiaPFC)

<figure><img src="image_77.png" /></figure>

<figure><img src="image_78.png" /></figure>

<figure><img src="image_79.png" /></figure>

AGENCE FRANÇAISE POUR LA BIODIVERSITÉ
MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT

<figure><img src="image_80.png" /></figure>

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<figure><img src="image_82.png" /></figure>

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<figure><img src="image_84.png" /></figure>

#### Croissance

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# Experimentations in silico – populations virtuelles

## Individual Based demo-genetic Atlantic Salmon Model

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# Experimentations in silico – populations virtuelles

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Simulations (gris)

Observations du Scorff (noir)
# Experimentations in silico – populations virtuelles

<figure><img src="image_94.png" /></figure>

T° eau : + 3°C
Amplitude débit: + 25 %

Conditions de croissance: -25 %
# Experimentations in silico – populations virtuelles

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Pêche sélective
(e.g 1HM vs PHM)

Conditions de croissance: -25 %
# Prospective : Impacts du changement climatique et exploitation sélective

## DEMOGRAPHIE

<figure><img src="image_96.png" /></figure>

Diminution des effectifs sous l'effet du CC

## PHENOTYPE

<figure><img src="image_97.png" /></figure>

Diminution des tailles des anadromes sous l'effet du CC
**Prospective : Impacts du changement climatique et
exploitation sélective**

<figure><img src="image_98.png" /></figure>

Changements dans la
composition de la population
sous les effets du **CC** et **pêche sélective**

<figure><img src="image_99.png" /></figure>

Pas d'effet du **CC** mais
changements génétique induits
par la **pêche sélective** (sélection
contre les PHM)
# Comment les populations peuvent-elles s'adapter aux changements environnementaux?

## 1. Accommodation/Plasticité phénotypique

- Comportement (refuge thermique,...)

- Histoires de vie (phénologie, migration/maturation)

## 2. Adaptation génétique

## 3. Dispersion

- Migration vers une autre population

- Spatiale et temporelle (structure en âge, itéroparité)

<figure><img src="image_100.png" /></figure>

<figure><img src="image_101.png" /></figure>
# Homing

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Photo: Paul Nicklen (National Geographic)
<figure><img src="image_103.png" /><figcaption>Strayers</figcaption></figure>

<figure><img src="image_104.png" /></figure>

Photo: Paul Nicklen (National Geographic)
# Rôle de la dispersion?

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Modified from Perrier et al. 2011 Mol. Ecol.

Les populations de saumons sont **spatialement structurées, connectées** par le mouvement d'individus entre elles

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## Métapopulations
# Rôle de la dispersion?

## « strayers » (errants)

<figure><img src="image_107.png" /></figure>

<figure><img src="image_108.png" /></figure>

<figure><img src="image_109.png" /></figure>

$$0.05 * 1000 = 50$$

## « Homing »
(retour rivière natale)

<figure><img src="image_110.png" /></figure>
# Rôle de la dispersion?

<figure><img src="image_111.png" /></figure>
# Des gènes à la metapopulation

<figure><img src="image_112.png" /></figure>

MetaIBASAM
# Conséquences démographiques

<figure><img src="image_113.png" /></figure>

+ Intégration des connaissances issues de RenoSAUM

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# Conséquences démographiques

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<figure><img src="image_116.png" /></figure>

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Atlantic Ocean

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Résilience face au CC

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<figure><img src="image_120.png" /></figure>
Conclusions

→ La taille et la composition des populations de saumon pourraient être gravement affectées par le CC et **aucune stratégie d'exploitation sélective n'atténue les effets du CC**

→ Mais **l'exploitation sélective** actuelle de PHM pourrait aggraver les effets du CC

→ Les **populations locales** ne peuvent pas être traitées comme des **systèmes isolées**

→ **Importance de la dispersion** pour le maintien des « petites » populations

→ Explorer le potentiel de **stratégies de gestion non sélectives** et augmentant la biodiversité intrapopulation, favorisant la **stabilité** et la **résilience** aux CC.
# Favoriser la resilience par l'approche portfolio

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La diversité des réponses au sein et entre populations interconnectées favorise la stabilité et résilience des populations
Favoriser les réseaux adaptatifs en utilisant l'approche portfolio pour générer des options écologiques et évolutives qui favorisent l'adaptation par acclimatation et selection naturelle

Webster et al. 2017 TREE
Remerciements

<figure><img src="image_122.png" /></figure>

Florèn Hugon
Clément Lebot
Cyril Piou
Etienne Prévost
Julien Papaïx
Stephanie Carlson

AGENCE FRANÇAISE
POUR LA BIODIVERSITÉ

ÉTABLISSEMENT PUBLIC DE L'ÉTAT

Pôle R&D AFB-INRA Gest'Aqua

ADAPTATION AND MANAGEMENT OF EXPLOITED ATLANTIC SALMON POPULATIONS UNDER CLIMATE CHANGE USING THE PORTFOLIO APPROACH

Thèse 2019-2022 – INRA EFPA ACCAF, UPPA E2S, UC Berkeley

<figure><img src="image_123.png" /></figure>

INRA
SCIENCE & IMPACT

<figure><img src="image_124.png" /></figure>

e2s
UPPA

energy environment solutions

Berkeley
UNIVERSITY OF CALIFORNIA