Investigating the roles behind four main corticosteroids in the reproductive cycle of female Eurasian perch Perca fluviatilis L. reared in RAS - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2022

Investigating the roles behind four main corticosteroids in the reproductive cycle of female Eurasian perch Perca fluviatilis L. reared in RAS

Étude des rôles de quatre corticostéroïdes principaux dans le cycle de reproduction de la perche femelle Perca fluviatilis L. élevée dans RAS

Abstract

Eurasian perch, Perca fluviatilis L. is a promising candidate for the freshwater aquaculture and is mainly cultivated in intensive monoculture in recirculating aquaculture systems (RAS). Such systems depend on the artificial control of both photoperiod and temperature to induce synchronous spawning. However, the production of eggs with optimal quality under such artificial conditions proved to be challenging. In several studies, the latter challenges in obtaining optimal reproductive performances in RAS-reared fish was accredited to the stress imposed by external stressors such as photoperiod and temperature manipulations. Corticosteroids are known to signal the internal physiological reflection of external stressors via the HPI system in vertebrates. Research defines four major corticosteroids (11-deoxycorticosterone, 11- deoxycortisol, corticosterone, and cortisol) that can interfere with the Hypothalamic-Pituitary-Gonadal (HPG) axis and could thereby lead to the observed reproductive drawbacks. Up to date, neither the basic roles nor the kinetics of these four corticosteroids during the whole reproductive cycle of female perch has been well defined. In this context, the present work aimed to first characterize the functions of the defined corticosteroids in female perch reproduction as a primary attempt to better combat the challenges faced in obtaining optimal reproductive outcomes in RAS.The first part of this study allowed to first in vivo detect and monitor the plasma kinetics of the four corticosteroids along the reproductive cycle of domesticated female perch while monitoring the expression of the different receptors and enzymes mediating their production and possible functions. In this part, some of the corticosteroids revealed elevations in their plasma levels at the beginning and end of the reproductive cycle with slight elevations during egg-yolk formation. In the later parts of this study, corticosteroids were thereby further investigated using in vitro cell culture to detect any direct role for corticosteroids at the time of their plasma rise. The latter in vitro investigations supported the existence of a minor role for some corticosteroids in the final stages of egg maturation before spawning while suggesting a possible role in egg yolk formation. Therefore, this study could be in favor of the involvement of corticosteroids in critical stages of Eurasian perch reproduction which could later explain the reproductive drawbacks in RAS systems.
La perche eurasienne, Perca fluviatilis L. est un candidat prometteur pour le développement de l'aquaculture en eau douce et est principalement élevée en monoculture intensive dans des systèmes d'aquaculture avec recirculation de l’eau (RAS). De tels systèmes nécessitent le contrôle artificiel de la photopériode et de la température pour induire des pontes synchrones. Cependant, la production d'œufs de qualité optimale dans de telles conditions artificielles s’avère difficile. La littérature montre que l’obstacle à l’obtention de performances de reproduction optimales en RAS est attribué au stress induit par des facteurs externes tels que les manipulations de la photopériode et de la température. Chez les vertébrés, les corticostéroïdes sont connus pour refléter la perturbation physiologique induite par des facteurs de stress. La recherche définit quatre corticostéroïdes majeurs (11-déoxycorticostérone, 11-déoxycortisol, corticostérone, et cortisol) qui peuvent interférer avec l'axe hypothalamo-hypophyse-gonade (HPG) et qui pourraient être liés aux défauts de reproduction. A ce jour, ni les rôles fondamentaux, ni la cinétique de ces quatre corticostéroïdes au cours du cycle de reproduction de la perche femelle n'ont été bien définis. Dans ce contexte, ce travail vise d'abord à caractériser les fonctions de ces corticostéroïdes dans la reproduction de la perche femelle afin d’améliorer les performances de reproduction obtenues en RAS. La première partie de cette étude a permis de détecter et de suivre in vivo la cinétique plasmatique des quatre corticostéroïdes tout au long du cycle de reproduction de la perche femelle domestiquée et d’analyser l'expression des gènes des différents récepteurs aux corticostéroïdes et ceux des enzymes impliqués dans leur métabolisme. Dans cette partie, certains des corticostéroïdes ont montré une hausse de leurs taux plasmatiques au début et à la fin du cycle de reproduction avec de légères élévations au cours de la vitellogénèse. Dans les dernières parties de cette étude, le rôle physiologique de ces corticostéroïdes a été approfondi en utilisation une culture folliculaire in vitro, ceci afin de détecter tout rôle direct des corticostéroïdes au moment de leur augmentation plasmatique. Ces études in vitro montrent un rôle mineur pour certains de ces corticostéroïdes dans les derniers stades de la maturation méiotique ovocytaire, avant la ponte. Elles suggèrent aussi un rôle possible dans la formation du vitellus. Par conséquent, ces données pourraient être en faveur de l'implication des corticostéroïdes dans les étapes critiques de la reproduction de la perche eurasienne, ce qui pourrait expliquer les troubles de la reproduction des femelles dans les systèmes RAS.
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tel-03775105 , version 1 (04-05-2023)

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  • HAL Id : tel-03775105 , version 1

Cite

Leila El Mohajer. Investigating the roles behind four main corticosteroids in the reproductive cycle of female Eurasian perch Perca fluviatilis L. reared in RAS. Agronomy. Université de Lorraine, 2022. English. ⟨NNT : 2022LORR0040⟩. ⟨tel-03775105⟩
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