Utilisation de l'échographie chez les poissons pour l'identification non invasive du sexe et l'évaluation de la maturité des gonades

L'échographie, technique non invasive, en temps réel et d'une grande précision, est largement utilisée pour l'identification du sexe et l'évaluation de la maturité des gonades chez les poissons. Elle remplace progressivement les méthodes invasives traditionnelles telles que l'observation anatomique, la mesure de l'indice gonadosomatique (IGS) et le dosage hormonal. En fournissant des images en temps réel de la morphologie gonadique et des informations hémodynamiques, cette technologie apporte des preuves scientifiques pour une ségrégation sexuelle non destructive et une optimisation du calendrier de reproduction en aquaculture. Le sex-ratio et la maturité des gonades des poissons ont un impact direct sur la structure des populations, l'efficacité reproductive et la rentabilité économique, notamment pour la conservation des poissons sauvages et le développement durable de l'aquaculture. Cet article explore les principes, les applications et les progrès de la recherche sur l'échographie dans les principaux pays piscicoles (Chine, Norvège, Japon et États-Unis), ainsi que ses défis et ses perspectives d'avenir.

Principes et caractéristiques de l'imagerie par ultrasons

L'imagerie par ultrasons génère des images grâce à la réflexion d'ondes sonores à haute fréquence dans les tissus des poissons, les différences d'impédance acoustique formant des échos distincts permettant d'identifier les types de gonades et les stades de maturité :

• Ovaire fémininLes ovaires matures présentent des échos granuleux, avec des zones hypoéchogènes entrecoupées de zones hyperéchogènes. Aux stades de maturité avancés (III-IV), de grands follicules hyperéchogènes aux contours nets sont visibles.

• testicule masculinLes testicules présentent des échos fins et uniformes. Aux stades matures (III-IV), on observe fréquemment des zones lisses à forte réflectivité, tandis qu'aux stades précoces (I-II), les échos sont plus faibles, ce qui rend la distinction avec les ovaires difficile.

• HémodynamiqueL'échographie Doppler couleur permet de détecter plus précisément les variations du flux sanguin dans les gonades, fournissant ainsi des données supplémentaires pour l'évaluation de la maturité.

La technologie des ultrasons a permis d'obtenir des résultats significatifs chez diverses espèces de poissons, notamment les suivants :

• Pomfret argentéL'échographie est fortement corrélée à l'indice gonadosomatique (GSI) et aux taux d'hormones. En définissant les seuils d'écho F3 (maturité femelle) et M3/M4 (maturité mâle), les individus matures peuvent être rapidement identifiés, réduisant ainsi la fréquence des manipulations.

• Tilapia du NilL'échographie permet d'identifier le sexe avec une précision de 95 %, surpassant ainsi le tri visuel manuel (87 %). Cependant, l'imagerie des testicules chez les individus de moins de 400 g demeure complexe et nécessite une fréquence de passage de la sonde optimisée.

• Saumon atlantiqueL’échographie est utilisée pour surveiller la maturité des gonades chez les poissons mâles sauvages et d’élevage, réduisant considérablement les sacrifices inutiles et offrant une possibilité d’adaptation à grande échelle.

• Esturgeon chinoisL'association de l'imagerie par ultrasons et des mesures des hormones sexuelles permet de déterminer le sexe et le stade de maturité chez les individus âgés de 10 à 17 ans, démontrant ainsi son potentiel pour la protection des espèces menacées.

• Truite arc-en-ciel à sexe inverséL’échographie permet d’évaluer efficacement la structure gonadique chez les individus à sexe inversé, contribuant ainsi à la constitution de populations d’un seul sexe.

Progrès de la recherche dans les principaux pays piscicoles

Les principaux pays piscicoles ont apporté une contribution significative à la technologie des ultrasons, en l'adaptant aux besoins locaux et en favorisant son industrialisation :

• ChineEn tant que premier producteur mondial d'aquaculture, la Chine a réalisé des avancées majeures dans la recherche par ultrasons sur des espèces telles que l'esturgeon chinois, la carpe et le tilapia. Les instituts de recherche ont mis au point des appareils à ultrasons portables et peu coûteux pour les poissons de petite et moyenne taille, intégrant des algorithmes d'intelligence artificielle afin d'améliorer l'efficacité de l'analyse d'images. Par exemple, l'Académie chinoise des sciences halieutiques a développé un système automatisé de classification de la maturité des gonades basé sur les ultrasons, améliorant ainsi la précision du sexage dans les élevages.

• NorvègeEn Norvège, l'échographie est largement utilisée dans l'élevage du saumon atlantique et de la morue, notamment pour étudier la relation entre le flux sanguin gonadique et la maturité. L'Institut norvégien de recherche marine a mis au point des sondes à haute fréquence permettant d'obtenir des images nettes des testicules chez les petits poissons, surmontant ainsi les limitations de résolution et convenant à l'aquaculture commerciale à grande échelle.

• JaponLe Japon a développé des applications avancées des ultrasons chez des espèces à forte valeur ajoutée comme la truite arc-en-ciel et la bonite, notamment pour l'inversion sexuelle et le suivi du développement des gonades. Les instituts de recherche japonais ont combiné les ultrasons à des marqueurs génétiques pour mettre au point des modèles non invasifs d'identification du sexe, améliorant ainsi l'efficacité de la production de semences.

• États-UnisLes États-Unis encouragent l'utilisation des ultrasons dans l'élevage du poisson-chat et du saumon, notamment pour les petites exploitations. Des projets soutenus par l'USDA ont porté sur la miniaturisation des appareils à ultrasons afin d'en réduire les coûts et de les rendre accessibles aux petits exploitants. Par ailleurs, des équipes de recherche américaines ont développé des outils d'analyse d'images ultrasonores basés sur l'apprentissage automatique pour améliorer l'objectivité.

Avantages et défis techniques

La technologie des ultrasons chez les poissons offre les avantages suivants :

• Non-invasivité: Évite les blessures des poissons liées à la dissection traditionnelle, convient à la conservation des espèces menacées.

• Capacité en temps réelPermet une numérisation rapide dans ou hors de l'eau, idéale pour les exploitations aquacoles à grande échelle.

• Haute précision: Permet d'atteindre une précision de plus de 90 % dans l'identification du sexe, surpassant les méthodes visuelles traditionnelles.

Des défis subsistent toutefois :

• Limite de taille des poissons: L'imagerie des testicules chez les petits poissons (<200 g) est difficile, nécessitant des sondes à fréquence plus élevée et un équipement plus sensible.

• Coût de l'équipementLes appareils d'échographie haut de gamme et les systèmes Doppler couleur sont coûteux, ce qui limite leur adoption par les petits agriculteurs.

• Expertise de l'opérateurL'interprétation d'images repose sur l'expérience, ce qui nécessite des outils d'analyse automatisés pour réduire les obstacles liés aux compétences.

Orientations futures

Pour promouvoir davantageéchographie des poissonsEn matière de technologie aquacole, les étapes suivantes sont recommandées :

1. Améliorer la résolution d'imageDévelopper des sondes à ultra-haute fréquence pour améliorer l'imagerie des testicules chez les petits poissons.

2. Réduire les coûts d'équipementCréer des appareils à ultrasons portables et abordables pour atteindre les petits et moyens agriculteurs.

3. Normalisation et automatisation: Établir des protocoles d'analyse d'images standardisés et intégrer l'IA et l'apprentissage automatique afin de réduire la dépendance à l'égard de l'expertise des opérateurs.

4. Collaboration internationaleRenforcer la coopération entre la Chine, la Norvège, le Japon, les États-Unis et d'autres pays afin de partager les données et les technologies et de promouvoir une aquaculture mondiale durable.

L'échographie chez les poissons, grâce à son caractère non invasif, sa capacité d'analyse en temps réel et sa grande précision, est un outil idéal pour l'identification du sexe et l'évaluation de la maturité des gonades. Les recherches menées en continu par les principaux pays aquacoles ont permis des avancées technologiques majeures, notamment en matière de conservation des espèces menacées et d'optimisation de l'aquaculture commerciale. Avec les innovations futures en matière de résolution, de réduction des coûts et d'automatisation, l'échographie est promise à une adoption plus large dans l'aquaculture mondiale, contribuant ainsi à la durabilité et à la rentabilité de l'élevage.