Pour guider les actions de gestion et de conservation d’une espèce menacée, il est indispensable d’acquérir des connaissances sur son écologie, et en particulier sur son régime et son comportement alimentaires. Dans le cadre du Plan national d’actions en faveur de l’apron du Rhône, des scientifiques d’Irstea et d'Aix-Marseille Université ont identifié certains paramètres clefs pour améliorer ou restaurer la capacité d’accueil du milieu sur le plan de la disponibilité des ressources trophiques. Ils ont pour cela mobilisé une approche très innovante qui associe d’une part le métabarcoding pour déterminer et quantifier le régime alimentaire de l’apron, et d’autre part un échantillonnage intensif des macroinvertébrés aquatiques benthiques de quatre rivières.

Les études de régime alimentaire sont essentielles pour comprendre les interactions entre espèces ainsi que la structure et la dynamique des réseaux trophiques (Nielsen et al., 2018). Elles ont été employées pour répondre à un large spectre de questions en écologie et en conservation, comme les interactions prédateurs/proies et l’utilisation de l’habitat (Corse et al., 2010 ; Sánchez-Hernández, 2014), la répartition des niches trophiques entre espèces (Kartzinel et al., 2015 ; Arrizabalaga-Escudero et al., 2018), ou la détermination des exigences en termes d’habitat trophique pour guider la conservation des espèces (Quéméré et al., 2013), leur gestion (Chivers et al., 2013) et la restauration de leur habitat (Motte et Libois, 2002).

L’étude présentée ici, menée dans le cadre de l’action n° 8 du Plan national d’actions (PNA) en faveur de l’apron, intitulée « Régime alimentaire et utilisation des habitats », visait à élargir les connaissances écologiques concernant l’apron, et à identifier certains facteurs pouvant limiter la démographie de ses populations.

L’action 8 avait plusieurs objectifs :

  • définir la plasticité trophique de l'apron (ex. : ensemble des proies ingérées, variation temporelle et spatiale des proies) ;
  • déterminer les proies et les habitats d'alimentation privilégiés de l’apron ;
  • déterminer l'état de spécialisation trophique des populations d’aprons ;
  • évaluer l'impact des facteurs affectant les communautés de proies qui ont un effet sur le comportement alimentaire de l'apron (ex. : diversité des habitats, colmatage du substrat…).

Les résultats attendus pour l’action 8, en définissant les exigences trophiques de l'apron en termes de proies et d'habitats, se voulaient un premier pas vers un outil d'aide à la gestion des populations d’aprons.
Ces dernières années, de nouvelles approches basées sur l’analyse de l’ADN ont été développées pour améliorer l’analyse du régime alimentaire (Pompanon et al., 2012). Ces nouvelles approches font appel aux techniques de séquençage haut-débit de l’ADN des proies contenues dans les fèces ou les contenus stomacaux, et sont regroupées sous le terme de métabarcoding (Taberlet et al. 2012). C’est ce type d’approche qui a été privilégié afin de répondre aux objectifs de l’action 8 du PNA apron.

Acquisition des données : où, quand et comment s'y prendre ?

Trois types de données complémentaires ont été récoltés : données sur la disponibilité des proies potentielles (les macroinvertébrés aquatiques, proies principales de l’apron ; Cavalli et al., 2003) dans le milieu, données sur les proies ingérées par l’apron et données sur certains traits d’histoire de vie de l’apron. La figure 1 résume les différentes étapes réalisées après l’échantillonnage de ces trois types de données.

Une étude à l’échelle de l’aire de répartition de l’apron

Cette action a inclus au moins une station pour l’ensemble des bassins ou sous-bassins versants dans lesquels l’apron est aujourd’hui présent : le bassin de la Durance, le sous-bassin du Verdon, le bassin de l’Ardèche (rivière Beaume) et le sous-bassin de la Loue. Afin d’acquérir un jeu de données conséquent dans la même période d’étude, pour chacun de ces bassin versants nous avons défini quatre stations de 600 m à 1 300 m de linéaire. Ce sont les stations situées à Port-Lesney (Pln) sur la Loue (Jura), au lieu-dit Les Platanes (Plt) sur la Beaume (Ardèche), au lieu-dit Les Henris (Hen) sur la Durance (Hautes-Alpes) et à l’amont du lieu-dit L’Estellier (Ver) sur le Verdon (Alpes de Haute-Provence et Var) (figure 2). Trois stations ont été échantillonnées à deux saisons (codées A et B) lors des années 2014 et 2015.La station du Verdon n’a pu être échantillonnée qu’en 2015 lors de trois campagnes.

Capture des aprons, biométrie et échantillonnage des fèces

Dans la Durance, la capture des aprons a été réalisée le jour par pêche électrique dans des zones de courant (figure 3a).

Pour les trois autres sites, la capture des aprons a été effectuée durant la nuit entre 2 h et 6 h du matin. Le repérage des aprons se fait alors à pied à l’aide d’une lampe frontale et leur capture est réalisée grâce à un matériel électrique à batterie (Chappaz et Dubut, 2018). Une fois capturés, les aprons sont mis en stabulation dans un vivier (caisse plastique ajourée ; figure 3b) jusqu’au moment des mesures biométriques et des prélèvements biologiques. Pour chaque apron ont été réalisés (figure 3 c-d-e) : une mesure de la longueur à la fourche, une mesure du poids, un prélèvement d’écailles, et un prélèvement des excréments par massage abdominal. Les excréments collectés ont été immédiatement stockés dans un tube de 1,5 ml contenant de l’éthanol à 96 % (figure 3f). Les aprons ont ensuite été relâchés dans la rivière en quatre à cinq points sur le linéaire de pêche.
Une phase pilote a été nécessaire afin d’identifier à quelle période du cycle nycthéméral les fèces pouvaient être récupérées avec le plus de succès. En pêchant l’apron de nuit ou tôt dans la journée, selon la température de l’eau, la période optimale d’échantillonnage des excréments se situe entre 9h et 14h, avec un maximum autour de midi.

Échantillonnage des invertébrés et caractérisation des habitats

Afin d’évaluer la disponibilité des proies pour l’apron en termes de qualité (nature des proies), diversité, abondance, localisation et distribution dans les habitats, un échantillonnage de terrain conséquent de macroinvertébrés (61 à 90 points de prélèvements par campagne) a été réalisé au filet de type surber, d’une surface unitaire de 0,05 m² et de taille de maille de 250 µm (figure 4a). L’échantillonnage a été accompli de l’aval vers l’amont de la station, en progressant par transect d’une rive à l’autre, avec un nombre variable de points de prélèvements par transect selon la largeur du lit mouillé (de un à sept points par transect). Les échantillons d’invertébrés ont été effectués de façon à être représentatifs des faciès et des habitats de la station. Il faut cependant noter que les habitats associés à une hauteur d’eau supérieure à 65 cm et ceux associés à une vitesse de courant supérieure à 2 m.s-1 n’ont pas pu être échantillonnés.

Pour caractériser physiquement les habitats, plusieurs paramètres ont été décrits ou mesurés comme la localisation dans les faciès, la granulométrie des substrats, le niveau de colmatage, la présence de végétation aquatique et de biofilm, la hauteur d’eau, les vitesses du courant (figure 4b)... Ces mesures comprennent notamment dix-sept variables quantitatives utilisées pour la mise en relation des habitats, des communautés d’invertébrés et du régime alimentaire de l’apron.

Par la suite au laboratoire, les invertébrés aquatiques conservés dans l’éthanol à 90°, après un passage sur une colonne de tamis, dont la dernière possède un vide de maille de 0,5 mm, ont tous été identifiés et comptés. L’identification des invertébrés a été menée avec la même résolution taxonomique pour l’ensemble des stations. Les abondances (ou effectifs bruts) des invertébrés sont ensuite ramenées à une unité de surface pour être exprimées en densités (nombre d’individus par m²).

Analyse des fèces par métabarcoding

Nous avons développé une approche originale dite de métabarcoding afin d’identifier les proies ingérées par les aprons sur la base d'analyses de l'ADN contenu dans leurs fèces (voir Corse et al., 2017a). Cette approche, non destructrice pour l’apron, nous a permis d'obtenir une identification taxonomique très fine des proies (le plus souvent à l’espèce). Le protocole moléculaire et le traitement bioinformatique des données ont nécessité une importante phase de développement ainsi que la construction d’une banque ADN de référence pour les proies potentielles de l’apron (Corse et al., 2017a). Cette banque inclut les données disponibles dans la base de données publiques (GenBank et BOLD), mais aussi des séquences obtenues à partir d’invertébrés récoltés sur le terrain et identifiés selon leur morphologie au laboratoire. Une fois la méthodologie mise au point, les fèces récoltées sur le terrain durant les années 2014 et 2015 ont pu être analysées. Les résultats de ces analyses sont présentés ci-après.

Bilan des données

Le bilan global des données obtenues pour l’ensemble des stations est assez conséquent : 909 aprons capturés, mesurés et pesés, 513 excréments collectés, et 1 353 échantillons d’invertébrés réalisés. Une moyenne de 30 excréments a été prélevée à chaque campagne et pour chacune des stations (tableau 1).

Quelles sont les proies potentiellement disponibles pour l'apron ?

Les communautés de macroinvertébrés récoltées sur les stations étudiées sont constituées en majorité de larves d’insectes, de Crustacés, de Mollusques et de « vers » (sangsues, planaires) de taille supérieure à 0,5 mm. Les caractéristiques des communautés d’invertébrés des stations sont résumées dans le tableau 2. La richesse taxonomique correspond au nombre de taxons [1] différents : un total de 78 taxons a été identifié à partir des 292 628 invertébrés récoltés sur les 1 353 points d’échantillonnage.

Les résultats montrent que la station Port-Lesney est la plus dense en invertébrés (plus de 7 200 individus/m²), tandis que les stations Les Henris et Les Platanes sont du même ordre de grandeur (densité en moyenne inférieure à 4 000 individus/m²). La station du Verdon détient les valeurs minimales de densités (1 300 individus/m²) et de richesse taxonomique ; cette station est en effet peu productive car située dans le milieu très contraint des Grandes Gorges du Verdon.

Les données d’abondance des différents taxons ont été analysées à l’aide d’une Analyse en Composantes Principales (figure 5). Cette analyse des communautés d’invertébrés a pour objectif de caractériser les variations spatiales (entre stations) et temporelles (inter-campagnes). Elle permettent de différencier la station de Port-Lesney sur la base des Diptères Chironomidae et des Coléoptères (notamment les genres Elmis, Limnius, Riolus et Esolus). La station du Verdon se différencie de la station des Henris (Durance) par une plus faible abondance de taxons plutôt rhéophiles comme les Diptères Orthocladiinae et Simuliidae ou le genre Hydropsyche (Trichoptères). Par rapport à l’abondance de ces taxons rhéophiles, la station de la Beaume (bassin de l’Ardèche) apparaît comme un intermédiaire entre Les Henris et la station du Verdon.

Que mange l'apron ? Entre sélection, contraintes et opportunisme

Les résultats issus de l’analyse par métabarcoding des fèces d’apron ont montré que les larves d’insectes des ordres Ephéméroptères, Diptères et Trichoptères sont les proies les plus abondamment consommées par l’apron à l’échelle du bassin du Rhône (Corse et al., 2017). Une Analyse en Composantes Principales sur les proportions (ACPp ; figure 5) de ces données du régime alimentaire obtenues par métabarcoding permet de préciser que parmi les Ephéméroptères, Baetis fuscatus (famille des Baetidae) constitue la proie principale de l’apron. Les espèces du genre Ecdyonurus (Ephéméroptères de la famille Heptageniidae) et les Diptères de la sous-famille Orthocladiinae constituent des proies secondaires importantes de son régime alimentaire, les autres taxons formant des proies accessoires. Néanmoins, l’exploitation d’Ecdyonurus est plus importante dans le Verdon comparativement aux autres stations, et ce taxon constitue dans cette station la proie principale.

Par ailleurs, les analyses de sélection basées sur la comparaison des distributions des macroinvertébrés dans le régime alimentaire d’une part et dans la rivière d’autre part ont permis de montrer que les proies abondamment et fréquemment consommées (Baetis et Heptageniidae) sont sélectionnées positivement par l’apron dans toutes les stations. Autrement dit, les aprons en ingèrent relativement plus que ce qu’il y en a dans le milieu. En revanche, certaines proies sont sélectionnées négativement. Bien qu’abondantes, ces proies ne sont quasiment jamais ingérées par l’apron (c’est le cas par exemple des Coléoptères Riolus ou Elmis) ou sont très peu consommées comparativement à leurs fortes abondances (ex. : les Ephéméroptères Oligoneuriella et Caenis ; les Trichoptères Cheumatopsyche).

En outre, les campagnes les plus tardives (codées « B ») sont moins associées à Baetis fuscatus, et les campagnes d’automne 2015 sont davantage associées à Orthocladiinae (figure 6). Ces deux tendances sont observables aussi sur le graphique de la figure 7 qui montre une évolution saisonnière du régime alimentaire de l’apron : la consommation des proies principales (Baetis et Heptageniidae) est maximale au printemps (en jaune), elle évolue vers une part plus importante d’Heptageniidae en été (en vert clair), puis vers une diminution de Baetis et une forte augmentation des Orthocladiinae (proie secondaire) à l’automne (en vert foncé).

On observe ainsi un changement saisonnier, avec une diminution des proies principales et une augmentation des proies secondaires et accessoires. En effet, il y a moins de variation interindividuelle du régime alimentaire au printemps (cf. axe Fèces ; figure 7), période à laquelle les aprons consomment les mêmes types de proies (leurs proies principales et préférentielles ; cf. axe Proies ; figure 7). Puis à partir de l’été on assiste à la fois à un élargissement du spectre des proies, avec davantage de proies accessoires (ex. : Chironomidae, Hydropsyche et Psychomyiidae ; cf. distribution sur l’axe Proies ; figure 7) et de la variation interindividuelle du régime alimentaire (écartement des points sur l’axe Fèces ; figure 7). À l’automne, le spectre s’élargit encore concernant les proies et la variabilité individuelle du régime alimentaire de l’apron. On assiste ainsi au fil des saisons à une déspécialisation populationnelle du régime alimentaire, les aprons semblant contraints à davantage d’opportunisme (diminution de la consommation de leurs proies principales, augmentation des proies accessoires et augmentation de la variabilité interindividuelle du régime alimentaire). Des analyses complémentaires (Corse et al., 2017b) ont notamment mis en évidence que le régime alimentaire des aprons est fortement déterminé par la diversité et la structure de la communauté de proies (ex. : équitabilité des proies, abondances, hétérogénéité spatiale). Au printemps, on observe une forte densité et diversité des proies disponibles. Les populations d’aprons sont alors spécialisées (faible variabilité interindividuelle), exploitant abondamment et principalement Baetis fuscatus. En automne au contraire, la diversité des proies disponibles est plus faible, la disponibilité de Baetis diminue et la communauté présente une plus forte structuration spatiale. Les populations d’aprons sont alors moins spécialisées et il existe une variabilité interindividuelle importante du régime alimentaire. En outre, c’est dans ce contexte d’opportunisme contraint par les modifications saisonnières de la communauté de proies que les coefficients de conditions [2] les plus faibles ont été mesurés pour l’apron. Cet élément suggère que le régime alimentaire automnal est sub-optimal pour l’apron.

Dans quel type d'habitats l'apron va-t-il chercher ses proies ?

Afin d’évaluer quels sont les types d’habitats exploités par l’apron, nous avons conduit une analyse de co-inertie entre les données de la communauté de macroinvertébrés et les données habitats, dite l’analyse de niche (Dolédec et al., 2000). Cette analyse a pour objectif de caractériser les associations de chaque invertébré avec les différentes variables physiques des habitats.

Quand on considère l’ensemble des stations, la majorité des proies ingérées par l’apron, que ce soient les proies principales, les proies secondaires ou les proies accessoires, se retrouve dans des milieux lotiques plutôt associés à un faible colmatage et à une granulométrie importante (figure 8). Néanmoins, certains invertébrés, qui sont pourtant dans les mêmes habitats que les proies ingérées par l’apron ne sont pas ou peu exploités (bien qu’abondants ; ex. : les Coléoptères, Caenis), suggérant que l’apron opère une sélection intra-habitat. Cette élection intra-habitat semble être en lien avec les traits d’histoire de vie des macroinvertébrés, car la majorité des proies consommées par l’apron, en plus d’être rhéophiles, sont épibenthiques.

Conclusions et perspectives

Notre approche, associant d’une part le métabarcoding pour déterminer et quantifier le régime alimentaire de l’apron, et d’autre part un échantillonnage intensif des invertébrés dans leurs micro-habitats, a permis d’acquérir une connaissance beaucoup plus précise du comportement alimentaire de l’apron du Rhône. Sans être inféodé à un seul type d’habitat, l’apron affectionne davantage les proies rhéophiles, associées à un faible colmatage et une granulométrie grossière. À l’intérieur d’un même habitat, il préfèrera en outre des proies épibenthiques. Parmi toutes ses proies, les Ephéméroptères de l’espèce Baetis fuscatus (famille Baetidae) mais aussi du genre Ecdyonurus (famille Heptageniidae) constituent les proies les plus abondamment consommées et les plus fortement sélectionnées par l’apron. Baetis fuscatus et Heptageniidae constituent ainsi des proies clefs du régime alimentaire de l’apron, et ce sur l’ensemble de son aire de répartition actuelle. En outre, une variation saisonnière globale du régime alimentaire de l’apron a pu être mesurée et caractérisée. La structure et la diversité de la communauté des proies sont des paramètres déterminants de cette variation saisonnière, exerçant un contrôle de type « bottom-up » sur le régime alimentaire et le coefficient de condition de l’apron. À ce titre, il apparait pertinent et important que la disponibilité des ressources trophiques (qui dépend de la qualité des habitats aquatiques) soit une dimension à prendre en compte dans les réflexions concernant les mesures de conservation et de gestion de l’espèce, par exemple pour étudier les possibilités d’élargissement de la distribution géographique de l’apron et notamment pour guider le choix des sites de réintroduction. Par ailleurs, toutes les mesures favorisant l’abondance de ses proies dans la perspective d’améliorer ou restaurer la capacité d’accueil du milieu sont attendues comme profitables pour l’apron.


[1] Le terme taxon désigne un groupe d'êtres vivants qui ont des caractéristiques communes. Ce terme peut désigner une espèce, un genre, une famille ou un autre niveau de classification.

[2] Le coefficient de condition se calcule en divisant le poids d'un poisson par sa longueur au cube (P/L3). Ce coefficient révèle l'état physiologique des poissons d'une même espèce.

Pour citer cet article :

Référence électronique :
ARCHAMBAUD-SUARD, Gaït ; CORSE, Emmanuel ; MEGLÉCZ, Emese ; CHAPPAZ, Rémi ; DUBUT, Vincent , Une étude inédite de métabarcoding pour étudier le régime alimentaire de l’apron, Issue Histoire d'une sauvegarde : l'apron du Rhône, 2019, special issue number. IV, p. 12-19. Available at URL : http://www.set-revue.fr/une-etude-inedite-de-metabarcoding-pour-etudier-le-regime-alimentaire-de-lapron (read the 19/10/2021)., DOI : 10.14758/set-revue.2019.cs4.03

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