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Mise au point de techniques pour une croissance, une maturation et une vitellogenèse accélérées chez l'esturgeon à museau court (Acipenser brevirostrum) d'élevage

Rapport définitif
Breviro Caviar Inc
PIAAM 2012-M03

I. SOMMAIRE

Breviro Caviar fait l'élevage de l'esturgeon à museau court pour la production de caviar et de produits de chair. L'entreprise exploite deux écloseries ainsi que des installations de croissance situées à Pennfield et à Charlo, au Nouveau-Brunswick. Les installations reposent sur une infrastructure d'approvisionnement en eau à recirculation intensive (Pennfield et Charlo) et à circulation continue (bassins extérieurs de Charlo).

Après plusieurs années de production d'esturgeon et de recherche dirigée sur le site de Pennfield, on a constaté que la croissance, la maturation et le développement des œufs de l'esturgeon à museau court pouvaient être grandement accélérés en maintenant constamment le poisson dans des environnements à température élevée, riches en oxygène et faibles en azote. L'infrastructure d'élevage sur le site de Pennfield et le site extérieur de Charlo ne permet pas de chauffer l'eau de façon économique pour créer des environnements à température optimale et ne repose que sur le matériel classique d'infusion d'oxygène.

L'objectif de ce projet était de mettre au point un nouveau système de recirculation intensive au Centre de mise en valeur des Salmonidés de Charlo (CMVSC), qui permettrait de faire l'élevage de l'esturgeon à des températures et à des niveaux d'oxygène constamment élevés afin d'améliorer de façon significative les taux de croissance et de maturation ainsi que le temps de cycle de la vitellogenèse. Ces paramètres sont essentiels pour accroître la valeur économique de l'esturgeon à museau court et des autres espèces d'esturgeons élevés en milieux canadiens.

Le projet se divisait en quatre phases. La préparation du projet et des plans de conception (phase 1) a été achevée en septembre 2012, et la première pelletée de terre a eu lieu le 7 juillet 2012 pour souligner le début de la construction de la nouvelle installation (phase 2). Cette phase a été exigeante en raison des contraintes liées au budget et au calendrier, mais elle a pu être terminée en février 2013. Le transfert par camion de 5 000 esturgeons à museau court (phase 3) au site de Charlo a été effectué dans les délais, en juin 2012. Cependant, en raison de retards dans la construction, les poissons ont été placés dans des bassins extérieurs en attendant que l'installation soit prête. Le transfert dans la nouvelle installation a commencé en novembre et a été extrêmement difficile à cause du temps froid et des travaux de construction toujours en cours, ce qui a entraîné un taux de mortalité de 6 %. Le transfert final de tous les poissons dans la nouvelle installation, qui s'est fait selon un plan d'implantation expérimental (précisant quelles classes d'âge iraient dans quels bassins), a été achevé en avril 2013. La surveillance et l'analyse du rendement des poissons (croissance, maturation et développement des œufs) ont alors commencé (phase 4).

Breviro a conservé des registres sur le rendement de son stock, pour toutes ses installations, durant toute la période du projet. Les données montrent que des températures optimales continuellement élevées de 18 à 20 °C donnent de bons taux de croissance et de maturation chez les poissons adultes de Breviro, pour toutes les classes d'âge. Le taux de conversion alimentaire global pour l'installation de Charlo s'est situé entre 1,8 et 1,98 (certains bassins affichant un taux de conversion aussi faible que 1,54), et les taux de croissance spécifiques ont varié de 70 g à 240 g par mois. Les résultats de la comparaison avec les activités de Pennfield montrent qu'il n'est peut-être pas nécessaire que les températures optimales atteignent 18 à 20 °C, puisque Pennfield obtient des taux de croissance et de conversion alimentaire comparables, sur une même période, avec des températures allant de 12 à 14,5 °C. Ces mêmes résultats ont aussi été obtenus dans les rangées de l'installation de Charlo soumises à des températures saisonnières, ce qui amènera Breviro à continuer ses tests concernant le taux de croissance, les rations alimentaires et les températures optimales. 

Les expériences portant sur des niveaux élevés d'oxygène seront terminées à une date ultérieure en raison de difficultés imprévues concernant l'installation et le rendement du système. Les études sur la vitellogenèse en sont aux phases initiales, et on estime que 5 % de la population se situe aux stades 1 à 3 de la vitellogenèse. Les esturgeons profitant d'une vitellogenèse accélérée sont comparés à des esturgeons de Pennfield de classes d'âge et de tailles similaires, et les premiers résultats montrent de façon évidente que les températures élevées permettent de produire plus rapidement des œufs de poisson prêts à être transformés en caviar.

Dans l'ensemble, le projet a permis de fournir à Breviro, à un coût rentable, une installation de recirculation chauffée, qui lui permettra d'obtenir une croissance optimale de l'esturgeon à museau court. D'autres expériences commerciales seront menées, en partenariat avec Matthew Litvak de l'Université Mount Allison, pour valider la température optimale, achever les études en oxygénation avec les appareils PurGro et terminer les cycles complets de vitellogenèse. Les résultats présentés ici et les études toujours en cours permettront à Breviro de faire l'élevage d'esturgeons d'une manière commercialement concurrentielle par rapport aux autres producteurs internationaux.

II. Introduction

Breviro Caviar est le seul producteur commercial au monde de produits de chair et de caviar d'esturgeon à museau court d'élevage. Actuellement, Breviro exploite deux sites de croissance pour l'esturgeon à museau court : le premier, construit en 2004 à Pennfield, est une installation à grande échelle à recirculation intensive. Le site a une capacité de croissance de 50 millions de tonnes de biomasse. Breviro exploite également un réseau de bassins extérieurs à circulation continue à Charlo, au Nouveau-Brunswick. Le site a une capacité de production de 22 millions de tonnes. 

Breviro mène continuellement des recherches (souvent en collaboration avec des universités et le gouvernement) afin d'optimiser les méthodes utilisées pour élever et produire de l'esturgeon à museau court. L'entreprise a mené des projets de recherche approfondie sur une variété de sujets, notamment sur la production de caviar et de chair, la croissance du poisson, la maturation du poisson et le développement des œufs, qui représentent des aspects essentiels de l'élevage de l'esturgeon.

Les données probantes tirées d'une analyse documentaire, d'études sur les espèces et de discussions avec des éleveurs d'espèces d'esturgeons similaires indiquent que le fait de maintenir l'esturgeon dans des eaux où la température se situe entre 18 et 22 °C permet d'accélérer sa croissance et de réduire ce temps de croissance par rapport à un esturgeon gardé dans des systèmes influencés seulement par le profil des températures saisonnières.

Breviro a également entrepris des études à petite échelle pour évaluer les effets sur l'élevage de l'esturgeon d'un environnement très riche en oxygène et faible en azote, obtenu grâce à la technologie d'infusion d'oxygène du système PurGro2 d'inVentures Technologies, une entreprise canadienne installée au Nouveau-Brunswick. D'après les résultats des études, cet environnement riche en oxygène a entraîné une hausse de 20 % du taux de croissance des esturgeons par rapport à ceux gardés dans une eau caractérisée par des niveaux normaux d'oxygène.

En 2011, Breviro Caviar s'est associée au Centre de mise en valeur des Salmonidés de Charlo (CMVSC) pour mettre en place une autre installation de croissance de l'esturgeon à museau court à Charlo, dans le nord du Nouveau-Brunswick. Ce partenariat vise notamment à tester les résultats antérieurs des travaux de R et D sur la température et l'oxygénation à l'échelle commerciale.
La réussite de ce projet constituerait une percée pour l'élevage de l'esturgeon à museau court et permettrait à Breviro d'être concurrentielle sur le plan des exportations mondiales.

C'est là le principal objectif de ce projet du Programme d'innovation en aquaculture et d'accès aux marchés (PIAAM), qui a été mis en œuvre à la nouvelle installation construite sur le site de Charlo. Breviro Caviar croit que ce projet pourra l'aider à jouir d'un avantage commercial dans le milieu de la production mondiale d'esturgeon et de caviar, et que les avantages des environnements à température élevée et à forte concentration d'oxygène pour l'élevage de l'esturgeon à museau court favoriseront le succès de ses opérations commerciales.

III. APERÇU DU PROJET

L'objectif général de ce projet était de construire une installation à recirculation intensive à Charlo, au Nouveau-Brunswick, avec l'infrastructure d'élevage appropriée pour accélérer la croissance, le taux de maturation et la vitellogenèse (développement des œufs) de l'esturgeon à museau court. Ce projet PIAAM portait principalement sur ces paramètres biologiques, qu'on cherchait à comparer dans deux systèmes de recirculation, avec des températures et des niveaux d'oxygène différents. Les résultats appliqués de ce projet devraient permettre à l'esturgeon de Breviro d'atteindre sa taille commerciale, sa maturité et sa condition gravide au plus jeune âge possible.

Le projet se divisait en quatre phases :

IV. MÉTHODOLOGIE ET RÉSULTATS

Phase un – Préparation du projet et des plans de conception

Objectifs :

Concevoir une installation à recirculation intensive, sélectionner les fournisseurs de l'infrastructure et préparer un calendrier des travaux de construction et d'installation.

Principales activités réalisées

Conception
Un plan définitif de l'installation de recirculation proposée, ainsi que tous les dessins techniques conformes à l'exécution concernant l'installation (y compris les plans de la structure du bâtiment, des systèmes électriques, des drains et du système de drainage, les plans de conception et de construction des bassins et le tracé du système de recirculation) ont été achevés en septembre 2012.

Une série de plans détaillés sont maintenant disponibles : le plan et les dessins conformes à l'exécution de la nouvelle installation, tous les plans nécessaires pour achever la structure du bâtiment, l'infrastructure de drainage, les bassins, le tracé du système de recirculation, les services électriques, etc., ainsi que les échéanciers et le calendrier des travaux de construction.

Sélection des fournisseurs et préparation du projet
Les entrepreneurs qualifiés, les fournisseurs de matériel et les spécialistes en installation ont été sélectionnés en septembre 2012. L'entreprise a pris la décision de choisir des fournisseurs canadiens installés au Nouveau-Brunswick pour tous les travaux majeurs et le matériel, et a pu compter sur une excellente expertise locale pour les principaux systèmes de bâtiment, d'aquaculture et de chauffage. L'entreprise Silk Stevens, et en particulier un de ses ingénieurs, a participé à la conception de plus de 50 systèmes d'aquaculture et a ainsi été sélectionnée à titre de principale firme d'ingénierie. Valox Ltd., une entreprise locale spécialisée en matériel d'aquaculture, a été sélectionnée pour fournir le matériel. L'entreprise Prospect Building Contractors, de Fredericton, a réalisé la construction du bâtiment. Pour les systèmes de chauffage, l'entreprise Tweedie and Associates, de Riverview au Nouveau-Brunswick, a été sélectionnée pour son expertise des systèmes géothermiques. Les travaux d'électricité, d'installation des systèmes et de plomberie ont tous été confiés à des entrepreneurs locaux, l'entreprise DBM Inc. ayant été chargée de la majeure partie des travaux.

La préparation de tous les calendriers des travaux de construction et d'installation a été achevée en septembre et en octobre 2012. Toutes les activités de construction ont été supervisées afin de réduire au minimum les contraintes relatives aux calendriers des travaux. Comme c'est le cas pour de nombreux projets de construction importants, les entrepreneurs n'ont pas toujours respecté le calendrier prévu des travaux de construction, et il y a eu des retards dans l'achèvement des travaux. 

Breviro a toutefois réussi à obtenir une structure de bâtiment rentable permettant un chauffage économique et un rendement maximal des systèmes. Certains calendriers des travaux de construction et d'installation ont été perturbés, comme on l'explique dans la section sur la phase deux, et les dates cibles d'achèvement de divers éléments de l'installation ont été différées. La principale difficulté était de devoir transférer les esturgeons dans la nouvelle installation avant l'hiver, en particulier avant que la température de l'eau ne descende sous les 5 °C. Des retards dans la préparation des dessins techniques, combinés aux retards dans la construction du bâtiment, ont entraîné des difficultés et des réajustements importants afin de transférer les poissons à l'intérieur du bâtiment. Même si le transfert des poissons – une opération d'envergure – a pu s'effectuer, ce fut au détriment d'autres parties du projet, et ce seul élément a retardé le projet d'environ un mois. Une liste de tous les entrepreneurs, fournisseurs de matériel et spécialistes en installation ayant contribué à la réalisation de l'installation d'aquaculture est disponible.

Phase deux – Construction de la nouvelle installation et des nouveaux systèmes

Objectifs :

Construire une installation à recirculation intensive et installer tous les systèmes nécessaires à l'élevage de l'esturgeon à museau court, y compris le bâtiment, les champs de drainage, les bassins et le matériel de filtration et de recirculation.

Principales activités réalisées

Une imposante installation à recirculation intensive, entièrement fonctionnelle, pour l'élevage de l'esturgeon à museau court a été construite sur le site du CMVSC. Tous les travaux concernant l'érection du bâtiment, l'installation des bassins, les champs de drainage (systèmes de recirculation et d'évacuation des effluents), les besoins électriques de l'installation, l'infrastructure de chauffage et le matériel de filtration et de recirculation ont été achevés. Toutes les activités de construction et d'installation associées à l'achèvement de la nouvelle installation d'aquaculture ont été examinées et supervisées.

Construction du bâtiment – La construction du bâtiment a commencé en juillet et en août 2012, avec les travaux de préparation du terrain et des fondations. Le processus de construction de base comprenait l'installation de pieux en ciment et de colonnes de soutien. Une fois ces éléments essentiels en place, les murs et la structure du toit, avec l'isolant, ont été installés. La construction du bâtiment s'est étalée sur une période de quatre mois. La totalité de la structure a été achevée (prête pour l'installation des systèmes d'aquaculture) vers la fin de novembre 2012.

La nouvelle installation se compose d'un grand bâtiment (76 m x 38 m), lequel loge trois composantes principales : les bassins, le système de recirculation et le système de chauffage. Comme il faudra continuellement chauffer l'eau à des températures élevées (18 à 22 °C), il fallait avoir un bâtiment isolé. Le bâtiment a été conçu pour être le plus étanche à l'air possible.

La structure se compose de colonnes d'acier, de murs latéraux et d'un toit, avec des panneaux d'isolant en fibre de verre de 15 cm d'épaisseur couvrant toutes les surfaces internes des murs et du toit. Le plancher est fait d'un substrat de sable couvert d'une couche de pierres concassées de 7,5 cm d'épaisseur, qui facilite l'entretien ou la réparation des conduits souterrains et fournit un filtre biologique sous la pierre permettant la décomposition des déchets tombant sur le plancher. 

La construction du bâtiment a pris plus de temps que ce qui était prévu à l'origine (on pensait au départ que les travaux dureraient de deux mois à deux mois et demi), et il a fallu près de quatre mois pour terminer le bâtiment. Ce contretemps a retardé les travaux qui étaient prévus à l'intérieur du bâtiment (installation des bassins en particulier), retardant de plusieurs mois l'achèvement de l'ensemble de l'installation. Le calendrier initial des travaux de construction et d'installation du matériel prévoyait que le système serait fonctionnel en novembre 2012 et qu'on pourrait alors y commencer les essais prévus dans le cadre du PIAAM. Les retards dans la construction ont notamment été causés par la réexcavation du terrain interne, la construction en parallèle (plutôt qu'en série) des bassins et divers problèmes avec le béton, l'électricité, l'éclairage, la plomberie, l'ingénierie et la conception durant la mise en marche du système, qui ont nécessité de revoir les plans de conception. Ainsi, ce n'est pas avant février 2013 (retard de trois à quatre mois) que l'installation a pu être entièrement fonctionnelle et pas avant avril 2013 que la mise en marche du système fut suffisamment avancée (en particulier les systèmes de filtration biologique) pour permettre le lancement de la phase 4.

Installation et mise en service du matériel – Pendant que l'on construisait le bâtiment, on a commencé l'installation de l'infrastructure des systèmes à l'intérieur. On a notamment installé le filtre à tambour du système de recirculation, les appareils de traitement des effluents et les fosses de béton du bassin d'aspiration de pompe dans la zone de traitement. Ces travaux ont été terminés en septembre 2012. En même temps, on a procédé à l'installation de la dalle de béton destinée à soutenir le matériel du système de chauffage. Toute la tuyauterie souterraine des bassins pour les influents et les effluents a également été installée durant cette période. Ainsi, l'installation de la majeure partie de toute la tuyauterie nécessaire a été achevée en novembre 2012.

Bassins : Le plan des bassins nécessitait une dalle de béton pour chaque bassin. Ces 32 dalles ont été coulées sur une période de quatre mois, de septembre à décembre 2012. Le calendrier de coulage du béton obligeant à n'installer que quatre bassins toutes les deux semaines, les derniers bassins n'ont pu être terminés avant janvier 2013. Il y a également eu un retard important dans la construction des 32 bassins. Ce retard, ajouté à la période de préparation plus longue des dalles, a eu des répercussions importantes sur le calendrier des travaux de construction de l'ensemble de l'installation. Breviro espérait que tous les bassins seraient prêts et fonctionnels au début de novembre 2012. Ce ne fut pas le cas pour tous les bassins, et seuls huit bassins (une rangée) étaient prêts à recevoir les poissons en octobre. Huit autres bassins (pour un total de 16) ont été prêts pour recevoir les esturgeons vers la 3e semaine de novembre 2012. Comme il était impératif que les esturgeons, qui étaient dans des bassins à l'extérieur, soient transférés à l'intérieur de l'installation avant que la température de l'eau ne descende sous 3 ou 4 °C, d'importants efforts ont été consacrés à l'achèvement de l'installation des 16 bassins avant la mi-novembre 2012. Tous les esturgeons des bassins extérieurs avaient été transférés à l'intérieur du nouveau bâtiment le 15 novembre 2012. Les 16 autres bassins ont été fonctionnels à la fin de février 2013. Il est évident que l'achèvement tardif de l'installation des bassins a empêché la mise en marche du système à la date proposée à l'origine (octobre ou novembre 2012).

Système de recirculation : L'installation du matériel de recirculation (acheté avec l'aide du PIAAM) a commencé en octobre et en novembre 2012. L'installation des plus grosses pièces de matériel, comme les filtres à tambour, les dégazeurs, les filtres biologiques et les pompes (ainsi que toutes les conduites et commandes électroniques connexes), a été achevée à la fin de décembre 2012. Les systèmes de recirculation ont été fonctionnels (bon débit de traitement) à la mi-janvier 2013.

Il a fallu plusieurs semaines supplémentaires pour coloniser le matériau des filtres biologiques à l'aide de bactéries nitrifiantes; ce processus a commencé en mars 2013, et les filtres ont été entièrement fonctionnels en mai 2013. Tous les bassins contenant les esturgeons dans la nouvelle installation étaient desservis par les systèmes de recirculation en février 2013.

Les pièces de matériel plus petites (matériel pour l'infusion d'oxygène) ont été installées et fonctionnelles par étapes, en octobre 2012 (pour fournir un environnement convenable aux poissons dans les bassins). Les unités d'infusion d'oxygène PurGro2 ont été installées dans les systèmes de recirculation en décembre 2012 et ont été fonctionnelles en février 2013. Le rendement optimal des unités n'a pas été obtenu avant le 22 juillet 2013, en raison de problèmes de débit. On pensait au départ que la pression de refoulement par gravité fournie par les principaux systèmes de recirculation serait suffisante pour assurer un débit adéquat des unités; toutefois, il est apparu durant la mise en marche du système que la pression de refoulement n'était pas suffisante pour assurer le bon fonctionnement des unités PurGro. Le problème a été résolu (en juillet) avec l'installation d'une pompe de surpression de 500 gpm (débit maximal), qui a permis d'obtenir un meilleur débit et une pression plus élevée dans les unités.

Système de chauffage : Élément essentiel des exigences relatives à l'environnement d'aquaculture, le système de chauffage a été installé en novembre et en décembre 2012 et a été fonctionnel en janvier 2013. Le système repose sur l'extraction de la chaleur de l'eau des bassins d'effluents; cette chaleur est ensuite appliquée à l'eau neuve (d'appoint) acheminée vers les systèmes de recirculation. La conception du système de recirculation permet l'évacuation des effluents de seulement deux bassins; les 30 autres bassins fonctionnent avec le plein débit de recirculation retournant au système de traitement. Le système des puits d'effluents intègre un filtre à tambour avec microtamis (élimination des particules d'au moins 60 microns) qui recueille les solides avant que l'eau soit rejetée dans la rivière et fournit une eau propre aux échangeurs de chaleur faisant partie du système de chauffage.

Depuis le 31 mars 2013, le système de chauffage est en mesure de hausser la température de l'eau de 4 à 5 °C (par rapport à celle de l'eau du puits d'arrivée, dont la température moyenne est de 5 à 6 °C). Comme la température cible pour les systèmes est de 18 à 20 °C, la demande de chauffage en hiver est considérable. En outre, la mise en route du système de chauffage a demandé une quantité considérable d'essais et d'erreurs ainsi que l'acquisition de connaissances techniques, comme il fallait une solution durable à long terme, puisque le système utilise la chaleur géothermique. L'efficacité des échangeurs de chaleur, les débits de l'eau et la filtration des effluents ont compliqué le démarrage du système. Le système de chauffage extrait la chaleur, puis l'applique (il ne chauffe pas l'eau directement), haussant la température de l'eau de façon délibérément lente pour assurer la sécurité des esturgeons. Les températures cibles ont été atteintes en mai 2013, alors que les filtres biologiques réduisaient les niveaux d'ammoniac et de nitrites jusqu'à des valeurs acceptables.

L'ensemble de l'infrastructure du bâtiment et des bassins, le système de recirculation, le matériel d'infusion d'oxygène PurGro2 et les systèmes de chauffage étaient en place et entièrement fonctionnels en mars 2013. L'éclairage au-dessus des 32 bassins de poissons était en place en avril 2013. La surface du plancher (surtout la zone de traitement de l'eau) a été recouverte du substrat requis de pierres concassées en mai 2013.

Les activités de recirculation dépendent en définitive du rendement des filtres biologiques. Le bon fonctionnement des systèmes de filtres biologiques dépend de la colonisation optimale du média Kaldness par les bactéries nitrifiantes. Des cultures de départ de ces bactéries ont été ajoutées périodiquement aux filtres durant les mois de février et de mars 2013 pour accélérer la colonisation. Le processus standard d'ensemencement des filtres biologiques n'est pas rapide et dépend de la température de l'eau (> 7 à 8 °C). La colonisation complète d'un filtre biologique prend en général de deux à trois mois. Nous pensions que la capacité de filtration biologique serait optimale deux à trois semaines après que l'eau aurait atteint 10 à 14 °C, mais en fait, le faible pH de l'eau (< 6,5) a retardé le processus, et ce n'est qu'en juin 2003 que la filtration biologique a pu être optimale. Toutefois, les taux d'élimination de l'ammoniac étaient suffisants pour permettre l'alimentation des poissons selon les rations alimentaires cibles dans tous les bassins expérimentaux, même lorsque la température de l'eau augmentait encore.

L'installation a été entièrement fonctionnelle en mars 2013. Ce n'est qu'en mai et en juin 2013 que le rendement des filtres biologiques et le chauffage de l'eau à la température cible ont atteint les paramètres cibles. Les systèmes de recirculation fonctionnent maintenant selon les paramètres prévus pour répondre aux objectifs de croissance, de maturation et de développement des œufs accélérés du projet.

Une évaluation des données financières et des dépenses de construction et d'installation montre que le coût brut total du projet a été d'environ 2,64 M$ par rapport à un budget de départ de 2,325 M$, pour un dépassement budgétaire estimé à 13,5 %. Une combinaison de facteurs a contribué au dépassement des coûts, mais il est surtout attribué à des retards dans le financement et l'obtention des autorisations environnementales obligeant à un démarrage tardif du projet, ce qui a fait que les conditions hivernales ont ralenti l'achèvement du bâtiment. Ce ralentissement a donc entraîné des retards dans la construction et les travaux parallèles des entrepreneurs (travaux de plomberie, de construction, de coulage du béton et d'électricité se faisant simultanément) ainsi que des dépassements de coûts parce que la réalisation du projet a demandé plus de temps en raison des demandes de changements ou de la modification des conditions de travail. Si les dessins techniques avaient été prêts plus tôt et que les principaux problèmes avaient pu être réglés en parallèle (plutôt qu'en série), le projet aurait pu être achevé plus rapidement. Le démarrage et le lancement du système ont pris plus de temps que prévu – principalement en raison du faible pH de l'eau, du démarrage lent et difficile du système de chauffage et des difficultés connexes liées à la filtration biologique. 

Phase trois : Transfert des esturgeons à museau court à la nouvelle installation de Breviro et du CMVSC

Objectifs :

Transférer 5 000 esturgeons à museau court du site de la Fédération du saumon Atlantique (FSA) à St. Andrews, Nouveau-Brunswick, à la nouvelle installation de recirculation de Charlo, Nouveau-Brunswick, et les placer dans les bassins appropriés pour effectuer l'analyse et la surveillance du rendement des poissons.

Principales activités réalisées

Tous les esturgeons ont été transférés avec succès du site de la FSA à celui de Charlo (environ six heures de transport), avec un faible taux de mortalité et peu de répercussions sur la santé des poissons. Tous les esturgeons nécessaires au projet (et les poissons restants de la FSA) étaient sur le site de Charlo au 15 juillet 2012. Nous avons surveillé les éléments suivants pour nous assurer qu'ils respectent les paramètres voulus : niveau d'oxygène inférieur à 7 mg/l, dioxyde de carbone inférieur à 18 mg/l, pression totale du gaz, pH entre 6,4 et 8, niveaux d'ammoniac inférieurs à 1,5 mg/l. Tous les paramètres sont demeurés à l'intérieur des limites permises durant tout le transfert.

Les poissons ont été déplacés dans des conteneurs de fibre de verre de 5 m3, à raison de cinq conteneurs par camion, selon la méthode standard utilisée pour le transfert à l'échelle commerciale d'autres espèces (p. ex., saumoneaux de l'Atlantique). La densité des poissons durant les transferts a été maintenue à une valeur maximale de 50 à 60 kg/m3 (densité maximale autorisée pour réduire le stress et les effets négatifs sur le poisson). Tous ces poissons ont été gardés à l'extérieur dans 16 bassins de fibre de verre (7,5 m de diamètre) en attendant que l'installation soit terminée. Quand quelques bassins de la nouvelle installation ont été prêts en octobre et en novembre 2012, on y a transféré les esturgeons gardés dans les bassins extérieurs.

Des 5 000 poissons transférés au départ, seulement six sont morts; la santé à long terme des poissons transférés était bonne. Aucun paramètre sous-optimal n'a été détecté durant les transferts.

Le déplacement ultérieur de certains poissons de ce même groupe (transfert des bassins extérieurs de Charlo vers les bassins terminés de la nouvelle installation) a entraîné un taux de mortalité de 6 % (N = 300) parmi tous les poissons transférés. Cette mortalité est liée directement au déplacement des poissons à des températures sous-optimales (l'esturgeon déplacé à des températures inférieures à 4 °C subit souvent du stress et de la mortalité). En raison des retards dans l'installation des bassins et de l'arrivée des conditions hivernales, le poisson a dû être transféré à l'intérieur alors que les températures de l'eau étaient de 1 ou 2 °C inférieures aux températures minimales requises pour assurer un transfert réussi (faible mortalité). Ces transferts ont eu lieu en octobre et en novembre 2012. Cette mortalité n'avait pas été prévue et représente un coût direct découlant des retards d'exécution du projet.

Phase quatre – Surveillance et analyse du rendement du poisson

Objectif :

Déterminer quels sont les effets de l'infrastructure et des techniques d'élevage permettant d'augmenter la température de l'eau et le niveau d'oxygène sur la croissance, la maturation et la vitellogenèse (développement des œufs) accélérées de l'esturgeon à museau court.

Principales activités réalisées

Des études sur l'accélération potentielle de la croissance, de la maturation et du développement des œufs de l'esturgeon ont été réalisées dans les deux systèmes de recirculation. Les études ont subi certaines contraintes (manque de temps, problèmes avec l'installation des unités d'infusion d'oxygène, pullulation d'un virus), qui sont expliquées dans les paragraphes qui suivent.

Le concept d'origine qui consistait à déterminer les taux de croissance, de maturation et de développement des œufs n'a pas changé par rapport à la proposition initiale, mais l'échéancier pour terminer chaque expérience a été repoussé jusqu'en juillet 2013. Cette nouvelle date a permis à Breviro de recueillir les données nécessaires et de prendre les décisions commerciales qui s'imposaient pour optimiser ses opérations et sa stratégie de croissance de l'esturgeon.

La surveillance de la croissance, de la maturation et du développement des œufs a commencé en avril 2013, une fois les bassins et les systèmes de recirculation pleinement fonctionnels. Du point de vue de la fonctionnalité des systèmes, les essais ont débuté dès que les températures de l'eau ont atteint environ 10 °C. En raison des retards dans l'achèvement de l'installation, Breviro a établi l'échéancier suivant pour la réalisation des essais :

  1. Détermination de l'accélération de la croissance : avril à juillet 2013
  2. Rapidité de la maturation : avril à juillet 2013
  3. Chronologie du développement des œufs : avril à juillet 2013

Les études ont permis de définir une stratégie de conception et d'exploitation des systèmes fondée sur un environnement où les températures sont créées artificiellement et les niveaux d'oxygène sont très élevés (il faudra d'autres études pour confirmer les répercussions de niveaux élevés d'oxygène), permettant l'accélération à l'échelle commerciale de la croissance, de la maturation et du développement des œufs de l'esturgeon. Les taux de croissance et de conversion alimentaire durant la période de l'étude ont dépassé les meilleurs résultats obtenus par Breviro dans des études antérieures. Ces résultats indiquent que l'avantage concurrentiel recherché (poisson plus gros à la récolte, mature plus tôt et développant ses œufs plus rapidement) est possible avec la nouvelle installation.

Méthodologie

La construction de la nouvelle installation à Charlo (décrite à la section sur la phase 2 du présent rapport) a produit la configuration de bassins illustrée au schéma de la page 7. Les bassins sont disposés en quatre rangées linéaires de huit bassins chacune (rangées A, B, C et D); le volume total d'eau des rangées A/B et C/D respectivement est traité par un système de recirculation propre aux rangées, qui est situé à leur extrémité. Chaque bassin a un volume de 50 mètres cubes. L'oxygène est introduit dans les bassins au moyen d'un système d'oxygénation à basse pression, combiné à trois systèmes PurGro dans chacune des rangées A/B et C/D, qui assurent l'hyperoxygénation de l'eau et l'extraction de l'azote. Les températures de l'eau dans l'installation varient de 14 à 15 °C durant les mois les plus froids de l'hiver et de 19 à 22 °C durant les mois les plus chauds de l'été. La configuration de l'installation permet de faire des comparaisons des conditions d'élevage entre les rangées A/B (chauffées) et C/D (non chauffées).

Les classes d'âge suivantes étaient présentes dans l'installation : 2003 (N = 3000; poids moyen = 2,0 kg), 2006 (3000; 2,0 kg), 2009 (1000; 1,0 kg), 2011 (3000; 0,1 kg) – les bassins de la classe d'âge de 2011 ont été ultérieurement exclus de l'étude en raison de la pullulation d'un virus (voir la section « Difficultés » qui suit). Les poissons de chacune des classes d'âge de chaque système de recirculation ont été répartis entre trois bassins de 7,5 m. On a donc utilisé pour l'essai un total de 12 bassins dans chaque système. Les quatre autres bassins restants de chaque système de recirculation contenaient les poissons des autres classes d'âge actuellement gardées à Breviro, lesquels ont aussi été surveillés lors de l'essai, dans le cadre de ce qui devrait devenir la production cible normale de l'installation. Tous les groupes ont été gardés à des densités jugées convenables par Breviro pour l'élevage de l'esturgeon à museau court; les densités finales maximales n'ont pas dépassé 40 kg/m3, alors que les densités initiales des stocks s'élevaient à 12-16 kg/m3.

Les trois paramètres devant être étudiés ont été définis de la façon suivante.

  1. Détermination de l'accélération de la croissance
    • Cinq bassins des rangées A/B et C/D (10 bassins au total) ont été utilisés comme bassins expérimentaux aux fins de comparaison de la croissance, mais on a aussi surveillé la croissance globale de l'ensemble des bassins de l'installation.
    • Tous les esturgeons des bassins de l'installation ont été nourris à satiété de manière continue, et les quantités de nourriture introduites dans les différents bassins ont été consignées en détail.
    • Aux fins de surveillance de la croissance, un sous-échantillon de 100 poissons de chaque bassin a été pesé une fois par mois.
  2. Rapidité de la maturation
    • Les poissons des classes d'âge de 2006 et de 2009 ont fait l'objet de la surveillance du taux de maturation accélérée.
    • Le protocole initial pour déterminer les taux de maturation de la classe d'âge de 2006 était le suivant : 50 poissons de chaque bassin devaient subir une biopsie au moment de leur introduction dans les bassins, puis une autre tous les trois mois par la suite. La procédure de biopsie nécessite le prélèvement physique d'un petit échantillon des testicules ou des ovaires de chaque poisson. Il est ensuite possible, en se basant sur la structure de ces tissus, de déterminer avec précision le début de la puberté. Ce protocole a été modifié en raison des retards de construction, des contraintes de temps et de la pullulation d'un virus. Les données de biopsie de 110 poissons (des bassins extérieurs de Charlo) ont été recueillies en octobre 2012 (cinq mois avant que les poissons soient introduits dans les bassins expérimentaux).
  3. Chronologie du développement des œufs
    • Les poissons de la classe d'âge de 2003 étaient déjà matures, et on connaissait le stade de développement de leurs œufs; un petit nombre de poissons de ce groupe a été surveillé pour déterminer la possibilité d'une progression rapide au moyen de la vitellogenèse.
    • Le protocole initial pour surveiller la rapidité potentielle du développement des œufs des poissons de la classe d'âge de 2003 était le suivant : 50 poissons de chaque bassin devaient subir une biopsie au moment de leur introduction dans les bassins, puis une autre tous les trois mois par la suite. Chaque poisson devait être marqué aux fins de suivi, à l'aide d'étiquettes à transpondeur passif intégré. Cette même procédure est actuellement utilisée au site de Pennfield pour prédire la production de caviar. Ce protocole a également dû être modifié pour les mêmes raisons que celles qui ont déjà été mentionnées, et on a également recueilli des données sur les 110 poissons ayant subi une biopsie en octobre 2012.

Difficultés

Comme on l'a indiqué précédemment dans ce rapport, trois événements ont eu des répercussions sur l'étude et ont limité sa portée.

  1. On a connu des problèmes d'installation avec le système PurGro. En conséquence, le temps a manqué, et il n'a pas été possible de recueillir suffisamment de données pour déterminer les effets des systèmes PurGro. Les études sont encore en cours.
  2. Un virus a infecté les poissons de la classe d'âge de 2011. L'événement a été grave, avec 85 % de mortalité parmi les poissons de cette classe d'âge. Cet événement a limité les études sur la vitellogenèse et la maturation, puisqu'il n'a pas été possible d'effectuer de biopsie sur les poissons durant la pullulation du virus. On a jugé que toute manipulation supplémentaire des poissons, et surtout une biopsie ouverte, serait trop dangereuse pour le stock de poissons. Aussi, les biopsies seront effectuées en septembre afin de déterminer les augmentations finales de la vitellogenèse et du taux de maturation pour le groupe de poissons ayant subi une biopsie en octobre 2012.
  3. L'utilisation d'ultrasons pour déterminer le sexe et accélérer le développement des œufs et le taux de maturation n'a pas connu de succès. Des recherches et des travaux intensifs ont été menés à l'aide de diverses machines, mais aucune n'a été en mesure de fournir l'imagerie détaillée nécessaire pour bien évaluer le développement des gonades et des œufs. L'utilisation d'ultrasons a été retenue en guise de stratégie de rechange à la biopsie après la pullulation du virus, mais elle n'a malheureusement pas donné de résultats.

Résultats

Détermination de l'accélération de la croissance

Indicateur de réussite : Pour la croissance, l'indicateur de réussite correspondrait à une augmentation de 30 à 40 % du poids final des poissons gardés dans les bassins chauffés, à haute teneur en oxygène, par rapport au poids des poissons élevés dans les bassins traditionnels, influencés par les conditions saisonnières.

On a comparé le poids moyen des poissons de huit bassins dans les deux systèmes de recirculation. La comparaison des bassins des rangées A/B, qui ont été maintenus pendant deux mois à une température de l'eau de 8 à 10 C supérieure à celle enregistrée dans les bassins des rangées C/D, montre qu'il n'y a pas de différences significatives dans l'augmentation du poids moyen sur cette période pour les poissons des bassins, entre les différentes rangées ou entre les différents systèmes. Le taux de croissance spécifique le plus élevé enregistré pour un poisson de n'importe quel bassin durant la période de l'étude provenait du système de la rangée C.

La plupart des poissons ayant grossi de plus de 125 g/mois, dans tous les bassins des deux systèmes, ont eu une croissance se situant entre 6 et 18 % du taux de croissance le plus élevé enregistré durant la période de deux mois, alors que les températures de l'eau ont été constamment élevées dans les rangées A/B (18 à 22 °C) et inférieures de 6 à 8 °C en moyenne dans les rangées C/D (12 à 14 °C). Dans les bassins des deux systèmes, il y a eu des poissons qui ont affiché un taux de croissance spécifique très élevé (moyenne basée sur les échantillons de poids) de plus de 200 g/mois et des poissons qui ont pris très peu de poids (< 100 g/mois) durant la période de deux mois. En comparant les poissons des différents bassins en fonction de leur classe d'âge, on a également constaté que les poissons plus vieux (2003) gardés dans l'eau plus chaude des rangées A/B n'ont pas grossi beaucoup plus rapidement que les poissons de la même classe d'âge gardés à des températures plus basses dans les rangées C/D durant la même période de temps. Les poissons plus jeunes (2005 et 2006) ont affiché des tendances semblables en matière de croissance; l'eau plus chaude n'a pas permis d'accélérer de façon significative les taux de croissance des poissons de ces classes d'âge. En outre, les poissons plus âgés n'ont pas grossi beaucoup plus rapidement que les poissons de classes d'âge plus récentes lorsqu'ils ont été gardés à des températures d'eau élevées ou saisonnières, ce qui laisse croire que l'âge n'influence pas nécessairement la croissance des poissons aux différentes températures examinées. 

Nous avons également comparé la croissance des esturgeons des classes d'âge de 2005 et de 2006 gardés dans l'installation de Pennfield avec celle des esturgeons de Charlo. À Pennfield, l'esturgeon est gardé dans des systèmes de recirculation semblables à ceux installés récemment sur le site de Charlo; les poissons (provenant de deux bassins d'une capacité de 150 m3; N = 1341 (A5) et N = 1250 (A4); poids initial moyen de 2,0 kg) ont été mesurés une première fois le 15 mai et mesurés de nouveau à la fin de juillet 2013 pour déterminer l'augmentation de leur poids moyen au cours d'une période de 2,5 mois.

Les températures de l'eau dans les deux bassins ont varié de 10,5 à 14 °C durant la période de l'étude, suivant de près les températures enregistrées dans les bassins non chauffés des rangées C/D de Charlo. Les esturgeons des deux bassins de Pennfield ont affiché un taux de croissance spécifique de 240 g/mois dans un bassin et de 180 g/mois dans l'autre. Ces taux de croissance spécifiques enregistrés pour les poissons des deux bassins suivent de près les taux de croissance les plus élevés affichés par les poissons ayant la croissance la plus rapide dans les deux systèmes de Charlo. À Pennfield et à Charlo, le fait de garder et d'élever l'esturgeon à des températures de l'eau de plusieurs degrés inférieures aux températures cibles pouvant accélérer la croissance (18 à 22 °C) n'a pas eu d'effet négatif sur la croissance en ce qui concerne le taux de croissance spécifique. Il est possible qu'une anomalie biologique printanière (quand le printemps arrive, l'esturgeon a tendance à manger davantage et à grossir selon un taux de croissance spécifique élevé) ait contribué à ces résultats.

Taux de conversion alimentaire
Nous avons examiné les taux de croissance des poissons de dix bassins expérimentaux (cinq dans les rangées A/B; cinq dans les rangées C/D). La croissance des poissons de huit des bassins a été considérée comme normale et dans les limites des valeurs historiques observées pour l'esturgeon à museau court d'élevage. Les poissons de deux bassins dans la rangée D ont affiché une très faible croissance, qui ne peut être rapprochée compte tenu de la croissance uniforme des poissons de tous les autres bassins des rangées C/D. Elle ne peut également pas être comparée à la croissance dans les autres bassins de la rangée D, qui affichent une croissance semblable à celle des autres bassins. On suppose que cette anomalie de croissance est liée à une erreur d'échantillonnage ou à un transfert incorrect de données, ou encore que les poissons de ces bassins ont été infectés par le virus. Les poissons des deux bassins affichant une anomalie de croissance ont été mesurés de nouveau (15 août 2013) pour déterminer l'étendue de l'écart.

En fonction des taux de croissance relativement uniformes des poissons de huit des dix bassins, nous n'avons noté aucune différence significative du gain de poids moyen entre les poissons gardés dans une eau plus chaude et ceux gardés durant la même période dans une eau plus froide. En ce qui concerne les taux de conversion des poissons gardés dans les huit bassins sous deux environnements différents, nous n'avons également enregistré aucune différence significative. L'esturgeon étudié dans les rangées chauffées A/B a affiché un taux de conversion alimentaire moyen de 2,03 (dans les quatre bassins); l'esturgeon des rangées C/D soumis aux températures saisonnières a affiché un taux de conversion alimentaire moyen de 1,85 (dans les quatre bassins). Le taux de conversion attendu de l'esturgeon à museau court gardé dans une eau de 12 à 18 °C se situe généralement entre 1,4 et 2,0. Ainsi, les valeurs enregistrées durant la période de l'étude sont conformes aux résultats antérieurs. Dans les systèmes de recirculation de Charlo, le fait de garder les poissons dans une eau chauffée, au moins durant deux à trois mois, n'a pas permis d'obtenir un meilleur taux de conversion alimentaire.

À la suite d'une analyse documentaire et de discussions avec des éleveurs européens d'autres espèces d'esturgeons, nous pensions que le fait d'élever l'esturgeon à museau court dans des eaux maintenues constamment à une température élevée de 18 à 22 °C donnerait une meilleure croissance que celle qui caractérise l'esturgeon gardé dans un bassin où la température de l'eau subit l'influence des saisons. Dans le cas de l'esturgeon sibérien (A. baerii) élevé en Europe dans des systèmes de recirculation où l'eau est maintenue à une température se situant entre 20 et 22 °C, on suggère une augmentation générale de la taille des esturgeons de plus de 3 kg correspondant à un taux de croissance spécifique de 100 à 200 g/mois. Aux sites de Pennfield et de Charlo, on a observé que la croissance des poissons de nombreux bassins d'élevage dépassait ces valeurs, même quand les poissons étaient gardés dans une eau plus froide et avaient un poids initial inférieur (2 à 2,5 kg). C'est très prometteur pour l'esturgeon à museau court.

Rapidité de la maturation
Indicateur de réussite : Dans le cas de la maturation plus rapide, une proportion plus grande d'esturgeons matures ou arrivant à maturité parmi les poissons gardés dans les bassins chauffés dotés d'unités d'infusion d'oxygène PurGro2 attesterait la réussite du projet.

Les expériences menées jusqu'ici à Charlo pour déterminer le potentiel de croissance accélérée des poissons et la consignation des résultats de la croissance des poissons à Pennfield se sont déroulées sur une période relativement courte (2,5 à 3 mois). Malgré cela, on a constaté une augmentation significative de la taille moyenne de la plupart des poissons échantillonnés, et une croissance stable et uniforme a été enregistrée, autant pour les poissons des bassins avec une température de l'eau élevée que pour ceux des bassins soumis aux températures saisonnières. Les résultats des expériences menées jusqu'ici indiquent que l'esturgeon à museau court, contrairement à d'autres espèces d'esturgeons, n'a peut-être pas besoin d'être gardé dans une eau à température très élevée pour atteindre une croissance optimale. Il est évident qu'en recueillant davantage de données sur une plus longue période de temps, nous pourrions mieux définir le rôle que joue la température de l'eau sur la croissance de l'esturgeon. Si ce résultat pouvait être prouvé sur une longue période, il aurait des répercussions positives sur l'élevage de l'esturgeon à museau court dans les milieux climatiques et environnementaux canadiens, et pourrait permettre d'économiser des sommes considérables sur les coûts de chauffage de l'eau en hiver.

En fonction des taux de croissance relativement uniformes des poissons de huit des dix bassins, nous n'avons noté aucune différence significative du gain de poids moyen entre les poissons gardés dans une eau plus chaude et ceux gardés durant la même période dans une eau plus froide. En ce qui concerne les taux de conversion des poissons gardés dans les huit bassins sous deux environnements différents, nous n'avons également enregistré aucune différence significative. L'esturgeon étudié dans les rangées chauffées A/B a affiché un taux de conversion alimentaire moyen de 2,03 (dans les quatre bassins); l'esturgeon des rangées C/D soumis aux températures saisonnières a affiché un taux de conversion alimentaire moyen de 1,85 (dans les quatre bassins). Le taux de conversion attendu de l'esturgeon à museau court gardé dans une eau de 12 à 18 °C se situe généralement entre 1,4 et 2,0. Ainsi, les valeurs enregistrées durant la période de l'étude sont conformes aux résultats antérieurs. Dans les systèmes de recirculation de Charlo, le fait de garder les poissons dans une eau chauffée, au moins durant deux à trois mois, n'a pas permis d'obtenir un meilleur taux de conversion alimentaire.

Chronologie du développement des œufs
Indicateur de réussite : L'accélération du développement des œufs serait manifeste si on observait chez les femelles examinées régulièrement des œufs à un stade plus avancé, prêts à être transformés en caviar, par rapport aux œufs recueillis chez les poissons élevés dans l'environnement habituel.

Les résultats des biopsies faites sur 110 poissons en octobre 2012 montrent que 39 étaient des mâles et que 49 étaient des femelles matures (le sexe n'a pu être déterminé chez 22 poissons en raison de l'impossibilité de trouver du tissu gonadique). Parmi les poissons classés comme des femelles, 7 portaient des œufs au stade 3 (2 à 3 mois avant d'être prêts à être transformés en caviar), 14 autres portaient des œufs au stade 2 (6 à 8 mois avant d'être prêts à être transformés en caviar), 12 portaient des œufs au stade 1 (12 à 18 mois avant d'être prêts à être transformés en caviar) et les autres poissons ne présentaient que du tissu granulaire (épithélium germinal) ou des œufs de la grosseur d'une tête d'épingle (ceux dérivés du tissu granulaire) (18 à 24 mois avant d'être prêts à être transformés en caviar). Nous pensons que les résultats des biopsies étaient représentatifs de l'ensemble des poissons introduits dans les huit bassins expérimentaux de Charlo. Comme les poissons de Charlo n'ont pu être introduits dans les bassins avant avril 2013, la période d'échantillonnage et d'évaluation de trois mois (5 mai au 31 juillet 2013) n'a pas été suffisamment longue pour constater un taux de vitellogenèse quantifiable.

De plus, en raison des problèmes de contamination potentielle des poissons non infectés par les poissons infectés par le virus dans les bassins expérimentaux (classe d'âge de 2011), nous n'avons effectué aucune des biopsies prévues sur les poissons de Charlo à la fin de juillet 2013. En fonction du taux historique de vitellogenèse observé pour l'esturgeon à museau court, il est probable qu'il faudrait effectuer des mesures sur une période d'au moins trois à quatre mois, même avec les températures élevées dans lesquelles les poissons des bassins des rangées A/B ont été gardés, pour pouvoir calculer une augmentation potentielle de ce taux. Nous possédons maintenant un profil de référence concernant le stade de développement des œufs pour les poissons introduits dans les bassins expérimentaux; une réévaluation du profil à la fin d'août 2013 permettra de déterminer si la proportion de poissons dans les bassins expérimentaux affiche une progression accélérée pour ce qui est du développement des œufs. Les examens histologiques indiquent une progression évidente du développement des œufs, en particulier chez les plus gros poissons.

Les biopsies de routine et l'examen des poissons traités ou morts à Charlo en 2012-2013 indiquent que tous les poissons identifiables comme mâles ou femelles sont matures et aptes à poursuivre le développement de leurs œufs (femelles) ou la production de sperme (mâles). Le plan initial, pour les expériences du projet PIAAM, était de déterminer si les poissons gardés dans un environnement où l'eau est constamment maintenue à une température élevée devenaient matures plus rapidement que les poissons gardés dans une eau plus froide, influencée par les conditions saisonnières. Comme presque tous les poissons introduits dans les bassins expérimentaux en avril 2013 étaient déjà matures, il a été difficile de définir un taux de maturité d'après ces poissons. Dans le cas des mâles, une fois matures, leur développement est faible ou inexistant, si ce n'est une faible augmentation du tissu testiculaire au début de la période de frai. Dans le cas des femelles, la maturité se définit par la présence de tissu granulaire (épithélium germinal); il n'y a pas d'autre signe de maturation, à l'exception du développement des œufs.

Au moment de préparer les plans initiaux pour étudier les liens entre le début de la maturité et l'environnement, nous avons supposé qu'une portion des poissons utilisés pour les expériences seraient potentiellement immatures; toutefois, nous avons constaté depuis que les poissons des classes d'âge sélectionnées pour les expériences (2003, 2005, 2006) étaient en fait matures et qu'ils ne pouvaient être utiles pour examiner la maturation accélérée potentielle. Les poissons de la classe d'âge de 2009, qui n'étaient pas encore matures (en décembre 2012), devaient faire partie des essais sur le taux de maturation. Les examens de la structure prégonadique de 40 individus de cette classe d'âge faits en octobre et en décembre 2012 indiquaient que la formation des ovaires ou des testicules avait débuté 15 à 24 mois auparavant. Un total de 500 poissons de la classe d'âge de 2009 ont été gardés dans une eau à température élevée durant les deux mois et demi de la période d'échantillonnage, au printemps 2013.

En raison des problèmes causés par le virus et la contamination potentielle de la classe d'âge de 2009, toutes les biopsies prévues pour la fin de juillet 2013 ont été annulées. L'épidémie virale a touché l'installation de Charlo en août 2013, et il est maintenant certain que les poissons survivants de la classe d'âge de 2011 qui avaient été infectés ont récupéré et sont désormais immunisés contre les effets de ce pathogène. Le niveau de risque lié à cette infection a diminué, et il est maintenant prévu d'évaluer de nouveau le niveau de maturité de la classe d'âge de 2009 à la fin d'août et en septembre 2013.

Rendement des systèmes et qualité de l'eau
Il est évident qu'il y avait un écart significatif entre les températures de l'eau des deux rangées pour la période allant du 30 avril au 31 juillet, même si les températures de l'eau des deux rangées étaient comparables à la fin de juillet 2013, ce qui était prévu compte tenu des hausses saisonnières généralement observées au site de Charlo. 

Durant les trois mois de la période de l'étude, les températures de l'eau dans les rangées C/D ont été en moyenne de 5 à 7 °C inférieures à celles des rangées A/B, où l'eau était chauffée. L'écart de température était important et il a été considéré comme suffisant pour faire ressortir des différences de croissance potentielle (accélérée ou typique) entre les poissons gardés dans une eau plus chaude et ceux gardés dans un environnement influencé par les saisons. Les résultats devraient également faciliter les futures décisions commerciales concernant la température à maintenir dans l'ensemble du système en hiver. Si les températures peuvent être maintenues à 14 °C plutôt qu'entre 18 et 22 °C, les économies en matière de chauffage et d'oxygénation seront considérables.

Les paramètres de la qualité de l'eau des systèmes enregistrés durant la période d'échantillonnage de trois mois sont généralement comparables à ceux des systèmes de recirculation intensive utilisés pour faire l'élevage de l'esturgeon. Si l'on ne tient pas compte des niveaux d'oxygène obtenus par la mise en place du système PurGro dans la rangée A à la fin de juillet, les niveaux d'oxygène enregistrés dans tous les bassins expérimentaux étaient optimaux et stables, conformément à ce qu'exige l'élevage de l'esturgeon. Les niveaux d'oxygène des bassins expérimentaux ne sont jamais passés sous les niveaux recommandés (saturation < 80 %) pour une croissance optimale des poissons.

En général, les niveaux d'ammoniac (NH3) dans les systèmes de recirculation dictent la quantité de nourriture fournie aux poissons. Des taux très élevés d'introduction de nourriture peuvent causer des pointes dans les niveaux d'ammoniac. On considère que des taux continuellement élevés (3 à 4 jours d'affilée) qui dépassent 1,3 à 1,5 mg/l peuvent avoir un effet négatif sur l'esturgeon en ce qui a trait à sa consommation de nourriture et au taux de conversion alimentaire connexe. Les taux moyens d'ammoniac dans les rangées A/B et C/D étaient de 0,85 à 0,90 mg/l, bien en deçà des niveaux limites pour l'élevage de l'esturgeon. Les niveaux moyens d'ammoniac enregistrés dans les rangées A/B et C/D étaient sensiblement les mêmes; la croissance des poissons d'un système à l'autre n'a sans doute pas été influencée par les niveaux d'ammoniac dans les systèmes.

Un niveau continuellement excessif de dioxyde de carbone (CO2) peut être très dommageable pour l'esturgeon d'élevage. Des niveaux constants de CO2 qui dépassent 20 à 25 mg/l sont censés nuire à l'alimentation du poisson et peuvent limiter l'apport d'oxygène dans son sang. Les systèmes de recirculation de Charlo sont dotés d'un matériel d'avant-garde pour l'élimination du CO2, et la majeure partie du CO2 produit par les poissons à cause de leur alimentation est éliminée durant le traitement de l'eau par les systèmes. Avec la hausse des températures de l'eau, les niveaux de CO2 ont aussi augmenté, ce qui était prévu compte tenu de l'importante quantité de nourriture introduite dans chaque bassin. Malgré les températures élevées de l'eau et l'introduction de nourriture, les systèmes ont été en mesure de bien éliminer le CO2 résiduel dans l'eau recyclée, et les valeurs moyennes dans les bassins sont toujours demeurées inférieures à 10-15 mg/l. Les valeurs de CO2 enregistrées ont été pratiquement identiques d'un système à l'autre, malgré la température moyenne plus basse dans les rangées C/D.

Un pH de 6,8 à 7,5 est considéré comme optimal pour permettre une nitrification efficace dans tout le système. L'eau de rivière utilisée au site de Charlo, qui constitue la principale source d'eau neuve introduite dans les systèmes de recirculation, avait un pH inférieur à 6,5 durant la majeure partie d'avril et de mai 2013.

Les niveaux de nitrate dans les systèmes ont aussi été étudiés au printemps 2013. Le nitrite n'a pas d'incidence sur l'esturgeon d'élevage à moins de se maintenir au-dessus de 0,8 à 1,0 mg/l. Les valeurs de nitrite enregistrées dans les rangées A/B et C/D ont été en moyenne très inférieures aux niveaux pouvant avoir un effet négatif sur la conversion alimentaire et la croissance de l'esturgeon.

Compte tenu des paramètres de qualité de l'eau mesurés dans les systèmes de recirculation de l'installation de Charlo, aucun n'a eu un effet négatif sur le poisson élevé dans l'une ou l'autre des rangées soumises à des températures différentes. Pour les expériences servant à déterminer les taux de croissance, l'objectif était que tous les paramètres de qualité de l'eau soient égaux dans les deux systèmes (et dans tous les bassins) afin que seule la température de l'eau soit la variable dépendante. Cette équivalence a été obtenue durant les trois mois de la période de l'étude.

Pour être en mesure de déterminer quel environnement permet le mieux d'accélérer la maturité, il faut disposer d'un système intégrant des méthodes reconnues de production d'esturgeons. Breviro a mis au point, et installé à Charlo, les systèmes de recirculation qui répondent aux besoins précis de l'esturgeon à museau court d'élevage. Breviro intègre maintenant cette technologie dans ses systèmes d'élevage, qui peuvent être manipulés pour fournir des températures annuelles et des niveaux d'oxygène élevés. La présente étude n'a pas permis de préciser le niveau d'oxygène et la température à privilégier. Les travaux de R et D se poursuivront au site de Charlo pour déterminer les valeurs optimales permettant d'accélérer les taux de croissance, de maturation et de développement des œufs à un coût rentable. Les effets à long terme d'une température et d'un niveau d'oxygène constamment élevés, comparés aux conditions de croissance saisonnières marginales des mois de l'hiver et du printemps, qui sont caractéristiques du site de Pennfield et des bassins extérieurs de Charlo, vont continuer de faire partie intégrante des opérations de Breviro et de faire l'objet d'études et de travaux.

V. Conclusion et prochaines étapes

Les améliorations apportées à l'infrastructure d'élevage et aux paramètres opérationnels des systèmes du nouveau bâtiment s'annoncent prometteuses et pourraient permettre de commercialiser le caviar et la chair d'esturgeon plus tôt, peut-être jusqu'à une année plus vite, si les résultats de la présente étude demeurent durables en ce qui a trait au taux de croissance des esturgeons plus gros, soit de 4 à 8 kg. Dans un tel cas, l'entreprise retirerait des avantages économiques importants et elle profiterait d'une avancée commerciale concurrentielle qui lui permettrait peut-être de concurrencer plus efficacement l'espèce la plus répandue : l'esturgeon sibérien (Acipenser baerii). Si le taux de maturation accélérée se maintient, nous pourrions produire des poissons plus gros à un plus jeune âge, ce qui permettrait d'augmenter la quantité de caviar et de chair commercialisée chaque année et de réduire les coûts de production. Le développement accéléré des œufs permettra de vendre du caviar beaucoup plus tôt par rapport à ce que réalise actuellement Breviro dans ses autres installations, en plus de lui permettre de voir une partie de ses poissons devenir des géniteurs multifrais – pour lesquels le rendement en caviar et la taille des œufs tendent à augmenter de 10 à 20 % par rapport aux géniteurs de premier frai.

On recommanderait aux organisations qui envisagent de mener un projet similaire de terminer les travaux d'ingénierie avant le démarrage du projet, d'éviter de construire en hiver et de ne pas garder des poissons sur place ou dans le bâtiment durant les travaux de construction. Même si le projet a été extrêmement exigeant, la réalisation d'une telle installation dans les délais prévus, et avec des esturgeons vivants sur place durant tout le projet, constitue un accomplissement majeur.

Outre l'achèvement de nos études sur le système PurGro et la vitellogenèse, les recommandations découlant des résultats de la phase 4 de notre étude sont les suivantes :

Les résultats de ce projet ont une importance cruciale pour l'amélioration de la viabilité commerciale du caviar de Breviro et de sa compétitivité à l'échelle mondiale. Avec la construction réussie du nouveau bâtiment et des nouveaux systèmes, Breviro est bien positionnée pour poursuivre son analyse du rendement des poissons et peaufiner sa prochaine stratégie de commercialisation et de production, laquelle forme la base du futur modèle commercial et opérationnel de l'entreprise. 

VI. Communications

Les résultats du projet ont été ou seront diffusés au moyen de diverses stratégies : 

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