Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Le flétan de l'Atlantique (Hippoglossus hippoglossus) est actuellement le poisson de fond dont la valeur commerciale par unité de poids est la plus élevée dans le golfe du Saint-Laurent (GSL), au Canada. Malgré l'effondrement du stock dans les années 1950 et les décennies suivantes de faible abondance, les débarquements de flétan n'ont cessé d'augmenter depuis le début des années 2000, l'année 2022 enregistrant les prises les plus importantes des 60 dernières années avec près de 1500 tonnes. Suite à ce retour en force, il est essentiel d'améliorer nos connaissances sur l'utilisation de l'habitat du flétan dans le GSL afin de garantir la durabilité à long terme du stock. Malgré l'intérêt croissant pour le flétan en tant que poisson commercial, de nombreuses lacunes subsistent dans notre connaissance de la biologie de cette espèce. Les captures d'oeufs et de larves sont rares. Le flétan ne commence à apparaître dans les études qu'à partir d'une longueur d'environ 30 cm, ce qui laisse les deux premières années de sa vie relativement inconnues. Des études récentes ont révélé que la reproduction a lieu dans les chenaux profonds du GSL et qu'il y a une certaine fidélité au site pendant l'été. Néanmoins, les données disponibles sont encore limitées à un an au maximum sur les poissons adultes. La chimie des otolithes est une méthode innovante pour étudier la vie entière du flétan et combler certaines des lacunes qui subsistent dans notre connaissance du cycle de vie du flétan de l'Atlantique. Étant donné que le flétan de l'Atlantique est une ressource fortement exploitée dans le GSL et que davantage d'informations sont nécessaires pour assurer la durabilité à long terme du stock, mon projet de doctorat visait à : 1) reconstruire les changements d'habitat du flétan dans le GSL tout au long de l'ontogénie, 2) identifier les zones de frai et leur contribution respectives au stock, 3) quantifier la variabilité de la croissance entre les différentes stratégies migratoires identifiées et, 4) évaluer le niveau de connectivité entre le Saguenay et le GSL pour le flétan. Mes hypothèses étaient les suivantes : 1) le flétan utilise différentes stratégies de migration dans le GSL, qui peuvent être identifiées à l'aide de la chimie des otolithes, ceux-ci incorporant des éléments traces dont la composition varie entre les zones du GSL, ce qui nous permet de regrouper ces stratégies en contingents migratoires, 2) les oeufs sont libérés dans les chenaux profonds et dérivent vers les habitats côtiers qui servent de nourriceries puisque les petits flétans ne sont pas trouvés dans les relevés gouvernementaux, 3) les flétans résidents des zones profondes ont des taux de croissance plus élevés parce qu'ils profitent d’un environnement optimal à l’année sans avoir de coûts énergétiques liés à la migration, contrairement aux migrants, et enfin, 4) les flétans du Saguenay demeurent majoritairement dans le Saguenay après leur entrée, comme il est observé pour les autres espèces de poissons de fond. À l'automne 2017 et 2018, 483 otolithes de flétan ont été prélevés dans l'estuaire du Saint-Laurent et le GSL. Des otolithes de flétans capturés à la pêche sur la glace sur le fjord du Saguenay lors des hivers de 2023 et 2024 ont également été prélevés (N = 37). Les signatures chimiques (empreintes élémentaires) des coeurs et des marges ont été obtenues par spectrométrie de masse à plasma inductif à ablation laser (LA-ICP-MS) (88Sr, 138Ba et 24Mg). Les marges ont été utilisées, car elles représentent les empreintes du site de capture et les coeurs représentent les empreintes d'approximativement les six premiers mois de vie. Une ablation en transect, du coeur à la marge, a été réalisée pour 200 otolithes choisis pour obtenir des empreintes tout au long de la vie. L'âge et la distance entre les accroissements annuels ont été obtenus pour les 200 otolithes afin d'associer les migrations à des moments spécifiques de la vie. Les empreintes à la marge ont différencié deux empreintes pour le GSL, une en zone peu profonde et une en zone profonde. Des analyses de Split Moving Window ont été utilisées pour diviser les transects en segments de temps passé dans un habitat. Une analyse de fonction discriminante a ensuite été utilisée pour associer les empreintes des habitats aux empreintes des marges et en déduire les patrons migratoires. Grâce à une analyse de groupement, le nombre d'empreintes différentes des coeurs d'otolithes a indiqué le nombre le plus probable de sources d'origine dans le GSL et les empreintes des coeurs ont révélé trois sources contribuant de façon similaire au stock. La croissance des otolithes et la croissance somatique étant proportionnelles, la distance entre les accroissements annuels et des rétro-calculs ont été utilisés pour obtenir des courbes de croissance pour chaque patron migratoire, qui ont été comparées à l'aide de modèles non linéaires. Nous avons montré une croissance plus rapide pour les migrants que les résidents. La méthode d’analyse de transects a aussi été utilisée pour les flétans provenant du Saguenay en vue d’estimer les échanges entre le Saguenay et le GSL, qui semblent être peu fréquents. Compte tenu de l'importance socio-économique déjà élevée et toujours croissante du flétan dans le GSL, ma recherche apporte des informations essentielles sur les premiers stades de la vie et l'utilisation de l'habitat de l'espèce, améliore notre compréhension de la dynamique du stock et contribue à fournir des lectures d'âge plus précises, une donnée essentielle pour le modèle utilisé dans l’évaluation de stock, en couplant la lecture visuelle à la chimie. En offrant de nouvelles perspectives sur les effets de l'ontogénie sur l'incorporation de traceurs chimiques dans les otolithes et sur les méthodes pour y faire face, ma thèse ouvre également la voie à d'autres études sur la chimie des otolithes chez d'autres espèces de poissons à longue durée de vie.

Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) is currently the most commercially valuable demersal fish in the Gulf of St. Lawrence (GSL), Canada, in terms of value per unit weight. Despite the stock collapse in the 1950s and subsequent decades of low abundance, Atlantic halibut landings have steadily increased since the early 2000s. In 2022, landings reached around 1500 tons—the highest recorded in 60 years. This strong return highlights the need to improve our understanding of halibut habitat use in the GSL to ensure the long-term sustainability of the stock. Despite its growing importance as a commercial species, many aspects of the halibut’s biology remain poorly understood. Egg and larval captures are rare, and halibut only begins appearing in surveys at lengths of about 30 cm, leaving the first two years of life relatively undocumented. Recent studies suggest that spawning occurs in the GSL's deep channels and that there is some site fidelity during summer. However, available data remain limited to a maximum of one year for adult fish. Otolith chemistry is an innovative method that offers the potential to study the entire life history of halibut and address some of these knowledge gaps. Given that Atlantic halibut is a heavily exploited resource in the GSL and that more information is needed to ensure the long-term sustainability of the stock, my PhD project aimed to: 1) reconstruct halibut habitat changes in the GSL throughout ontogeny, 2) identify spawning areas and their contribution to the stock, 3) quantify growth variability between the different migratory strategies identified and, 4) assess the level of connectivity between the Saguenay and the GSL for halibut. My hypotheses were that 1) halibut use different migration strategies in the GSL, which can be identified using otolith chemistry by incorporating trace elements that differ between areas of the GSL and we will be able to group these strategies into migratory contingents, 2) eggs are released in deep channels and drift to inshore habitats that serve as nurseries since small halibut are not found in government studies, 3) compared with residents, individuals living in deeper areas have higher growth rates because they benefit from an optimal year-round environment without the energetic costs associated with migration and, finally, 4) halibut from the Saguenay remain mainly in the Saguenay after their entry, as observed for other groundfish species. In the fall of 2017 and 2018, 483 halibut otoliths were collected from the St. Lawrence Estuary and the GSL. Chemical signatures (elemental fingerprints) of the otolith cores and edges were obtained using laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS) for elements such as 88Sr, 138Ba, and 24Mg. Edges represent the capture site signatures, while cores represent approximate signatures from the first six months of life. For 200 otoliths, a transect ablation from core to edge was conducted to obtain fingerprints reflecting lifetime environmental history. The age and distance between growth increments of the 200 otoliths were estimated to link migrations to specific life stages. Edges fingerprints differentiated two chemically different zones for the GSL, one in the shallow waters and one in the deep waters. Split Moving Window analyses were used to divide transects into segments of time spent in a habitat. Discriminant function analysis was then used to associate habitat fingerprint with edges fingerprints and infer migratory patterns. Using cluster analysis, the number of different otolith core fingerpints indicated the most likely number of sources of origin in the GSL. They revealed three sources contributing similarly to the stock. As otolith and somatic growth are proportional, growth increments distance and back-calculations were used to obtain growth curves for each migratory pattern, which were compared using non-linear models. We showed faster growth for migrants than residents. The transect analysis method was also used for halibut from the Saguenay to estimate their movements between the Saguenay and the GSL, which was limited. Given the significant and growing socio-economic importance of halibut in the GSL, my research provides critical insights into the early life stages and habitat use of this species, enhancing understanding of stock dynamics. By improving age-reading accuracy—a key factor used in the model for the stock assessment—through visual and chemical coupling, my work contributes to sustainable fisheries management. Additionally, by advancing our understanding of how ontogeny influences trace element incorporation in otoliths and developing methods to address these effects, this project paves the way for further otolith chemistry studies on other long-lived fish species.