IBM-CNRC; Halifax, Nouvelle-Écosse;
Aquaculture, toxines naturelles et bioinformatique :
http://imb-ibm.nrc-cnrc.gc.ca

L'Institut des biosciences marines (IBM-CNRC) est un chef de file international reconnu dans la recherche en biosciences et en biotechnologie marines. Il fait partie des principaux points d'attache de la recherche en sciences de la vie de la région Atlantique du Canada. Notre nouvelle Installation de partenariat de l'industrie et notre station de recherche marine côtière nouvellement rénovée permettent aux entreprises de travailler côte-à-côte avec nos chercheurs et d'avoir accès à nos technologies de recherche avancées. L'IBM-CNRC est capable d'effectuer des recherches portant sur la vie, du niveau du génome à celui de l'organisme tout entier. L'Institut effectue ses programmes de recherche avec des partenaires de l'industrie, des organismes de recherche et du gouvernement. Grâce à plus de 100 employés hautement spécialisés, les objectifs de recherche visent trois domaines centraux :

• L'aquaculture : les poissons et les crustacés, la nutrition et l'élevage.
• Les toxines naturelles : méthodes analytiques, ensembles de détection des toxines, programme de matériaux de référence certifiés.
• Les technologies de recherche avancées : génomique, bioinformatique, protéomique, spectrométrie de masse avancée.

Questions auxquelles nous travaillons à répondre

1. Les nouvelles approches peuvent-elles apporter des solutions à de vieux problèmes? La génomique des maladies des animaux aquatiques
   
2. Pouvons-nous développer des méthodes diagnostiques standardisées pour la détection du nodavirus et l'information nécessaire pour élaborer une stratégie de gestion de la maladie du nodavirus pour l'aiglefin et la morue?
   
3. Quels sont les effets des vaccins contre le virus de la Nécrose hématopoïétique infectieuse (VNHI) sur la croissance du saumon et sur d'autres paramètres de bien-être des animaux?
   
4. Les activités ordinaires qui ont cours dans les installations d'aquaculture sont-elles stressantes pour les poissons?
   
5. Comment pouvons-nous améliorer la productivité du flétan de l'Atlantique?
   

Nouvelles approches à de vieux problèmes : la génomique des maladies des animaux aquatiques

Comme pour tous les animaux, le poisson d'élevage est sujet à des maladies infectieuses qui peuvent avoir un effet économique important sur l'industrie. « La génomique de l'aquaculture », programme de l'IBM-CNRC, à Halifax, s'inspire de l'expertise des instituts de biotechnologie du CNRC pour adopter une approche de l'aquaculture qui vise l'organisme dans son entier dans un environnement multidisciplinaire.

Le point focal du programme est l'interaction du saumon de l'Atlantique et de l'Aeromonas salmonicida, pathogène bactérien qui infecte non seulement le saumon et la truite, mais également d'autres espèces de poissons qui intéressent les éleveurs, comme le flétan, l'aiglefin et la morue.

« Nous utilisons des techniques comme la génomique, la protéomique, la métabolomique, ainsi que l'immunologie et la microbiologie traditionnelles, pour étudier la biologie du pathogène Aeromonas salmonicida et examiner ses interactions avec l'hôte, ainsi que la réaction de l'hôte au pathogène », a déclaré Stewart Johson, co-directeur du programme.

« C'est la première fois qu'on applique une approche si intégrée à une maladie du poisson », poursuit Laura Brown, co-directrice du programme.

Le programme développe également de nouvelles technologies de protéomique, en collaboration avec l'Institut des technologies de fabrication intégrée (ITFI-CNRC) du CNRC.

« Nous améliorons la sensibilité de la spectrométrie de masse et l'analyse de débits élevés », assure M. Johnson. En plus d'être précieux pour le programme de Génomique de l'aquaculture, ces outils de la protéomique ont des applications beaucoup plus larges dans d'autres domaines de la science et de la médecine.

Susan Douglas et Vanya Ewart ont mis au point un microréseau d'ADNc pour examiner les réponses immunitaires du saumon aux maladies. Laura Brown a développé un microréseau d'ADN basé sur les gènes de virulence de l'Aeromonas salmonicida. Ces deux microréseaux peuvent être utilisés de façon complémentaire.

« Une des étapes importantes que nous entreprenons, c'est le développement d'un microréseau d'ADNc pour les gènes immuns du poisson et un autre pour les gènes de virulence bactérienne », ajoute Mme Brown. « La question de base que nous posons est de savoir quelle est la nature de l'interaction entre l'hôte et le pathogène, et quels gènes et quelles protéines sont en cause. En plus d'être utiles pour l'industrie d'aquaculture du saumon, les données générées amélioreront notre compréhension des processus de la maladie chez les vertébrés supérieurs, dont fait partie l'être humain. »

Un projet financé par AquaNet examine le nodavirus chez la morue

Stewart Johnson de l'IBM-CNRC dirige un projet financé par AquaNet dont l'objectif est d'examiner la biologie, la pathogénèse et l'épizootiologie des souches de nodavirus trouvées dans la morue (Gadus morhua) et l'aiglefin (Melanogrammus aeglefinus) de l'Atlantique. L'équipe du projet développe présentement des méthodes de diagnostic standardisées pour la détection du nodavirus et l'information nécessaire pour élaborer une stratégie de gestion de la maladie du nodavirus pour l'aiglefin et la morue. Sans de tels outils, le succès de l'élevage à grande échelle de l'aiglefin et de la morue risque l'échec. Les scientifiques ont séquencé le gène de la protéine de coque provenant de virus isolés de divers emplacements géographiques de l'est du Canada et du nord-est des États-Unis. Avec cette information, ils ont développé des amorces spécifiques aux sources à utiliser dans la méthode RT-PCR et d'autres techniques de diagnostic. Ils travaillent présentement à standardiser les techniques diagnostiques pour cette maladie et à chercher pourquoi certains individus, chez la morue, semblent avoir une meilleure résistance que d'autres à cette maladie.

Ce projet financé par AquaNet examine les effets des vaccins contre le VNHI sur la croissance du saumon et d'autres paramètres du bien-être des animaux

Laura Brown de l'IBM-CNRC est l'une des membres d'une équipe qui dirige un projet visant à tester les vaccins du commerce et les nouveaux vaccins contre le virus de la Nécrose hématopoïétique infectieuse (VNHI). Des groupes des Premières nations, de l'industrie, des institutions d'enseignement locales et d'autres partenaires de recherche du gouvernement apportent une contribution significative à cette entreprise. Ce projet évaluera les vaccins contre la NHI pour déterminer leurs impacts sur la santé et le bien-être des poissons sous diverses conditions d'élevage, dont la production intensive, la production semi-intensive et sous des conditions de laboratoire.

Les activités ordinaires des installations d'aquaculture sont-elles stressantes pour le poisson?

Comment les facteurs de stress communément appliqués aux opérations d'aquaculture, comme la manipulation, les changements thermiques et l'augmentation de la densité de l'empoissonnement affectent-ils les poissons marins d'eau froide? Les études initiales détermineront comment réagissent différentes espèces, comme le saumon de l'Atlantique, l'aiglefin et la morue de l'Atlantique, lorsqu'elles sont exposées à ces stresseurs, à court et à long terme. La recherche étudiera la réaction au stress en termes d'indicateurs physiologiques, comme les facteurs endocriniens, métaboliques, hématologiques et cellulaires. En plus, nous établirons une corrélation entre ces analyses et la réaction immunitaire, ainsi qu'avec l'expression des gènes et des protéines. Elle examinera aussi l'importance de la forte variation individuelle dans les réactions au stress et la question de savoir si les mâles et les femelles

ont des réactions différentes. Cette recherche nous permettra d'avoir une vue intégrée de la réaction, depuis le niveau de la cellule jusqu'à celui de l'ensemble de l'organisme, ce qui peut nous mener à de meilleures pratiques dans les opérations d'aquaculture.

Une cartographie de l'avenir de l'élevage du flétan

La cartographie génétique est peut-être la clé de l'amélioration de la productivité du flétan de l'Atlantique, une espèce prometteuse pour la diversification de l'industrie de l'élevage du saumon dans la région Atlantique du Canada. En utilisant des informations génétiques détaillées obtenues du flétan et en assurant la reproduction d'individus sélectionnés, on peut apporter d'importantes améliorations à leur production. Ce processus de sélection de souches domestiques est utilisée en agriculture depuis des décennies, mais ne l'a pas été à grande échelle dans l'élevage commercial du poisson.

La recherche génétique sur le flétan de l'Atlantique est un effort de collaboration entre l'IBM-CNRC, Pêches et Océans Canada (POC), et un partenaire de l'industrie, Scotian Halibut Limited. Les chercheurs entrent maintenant dans la troisième étape du projet de génétique. Les étapes initiales leur avaient permis d'identifier les ascendants de la première génération des poissons (analyse généalogique) servant à des fins de reproduction. Ces flétans de première génération sont des descendants des adultes capturés en milieu sauvage et ils ont été gardés en communautés à des alevinières séparées.

Les chercheurs se penchent maintenant sur l'identification des endroits de la carte génétique qui contribuent à l'amélioration de la croissance et de la résistance à la maladie. Le financement provient d'un projet Genome Canada/Genome Espagne appelé Pleurogene.

L'empreinte ADN s'avère utile aux chercheurs

Bassin pour églefins géniteurs
La station expérimentale de Sandy Cove, en Nouvelle-Écosse, compte une multitude d'appareils spéciaux pour la recherche en aquaculture. Ici, les églefins reproducteurs sont gardés dans de vastes réservoirs couverts afin d'assurer un meilleur contrôle du milieu ambiant. On pompe de l'eau de mer 24 heures par jour pour les alimenter et permettre d'autres projets de recherche. L'eau est chauffée, filtrée ou refroidie au besoin. Les églefins géniteurs produisent les oeufs fécondés que l'on récolte et incube en vue d'obtenir des alevins dans le cadre d'un programme visant à déterminer les meilleures pratiques pour l'élevage de cette espèce.

Jusqu'à maintenant, à l'aide de marqueurs génétiques appelés microsatellites, on a déterminé l'arbre généalogique de 98 % de la première génération de poissons conservés à la station biologique de POC et dans les installations industrielles. Les microsatellites sont des régions de l'ADN (acide désoxyribonucléique porteuse des informations génétiques) qui sont très variables parmi les individus d'une population, mais que les descendants héritent de leurs parents. Cette technique est communément appelée « empreinte ADN ».

Les marqueurs microsatellites sont également des outils essentiels pour le développement de cartes génétiques et pour l'identification des locus quantitatifs (QTL), régions de la carte liées à des caractères désirables, comme une bonne croissance, la résistance à la maladie, etc. Les chercheurs poursuivront leurs études pour identifier davantage les marqueurs liés aux QTL afin de sélectionner des poissons qui possèdent les caractères désirables à un âge précoce, ce qui augmentera l'efficacité du programme de sélection des reproducteurs.

Le flétan de l'Atlantique est de très grande taille, atteignant parfois plus de deux mètres de longueur, et son âge de maturité est relativement tardif, de cinq à sept ans, avant de pouvoir produire des descendants. Il est donc coûteux à garder en captivité, contrairement à certains autres poissons d'élevage, comme le saumon, pour lequel on peut garder des centaines de reproducteurs à des fins de fraie. Une fois qu'on a obtenu un bassin de reproducteurs désirable, celui-ci pourrait fournir des descendants de qualité pour de nombreuses années.