Advanced characterization of a coffee fermenting tank by multi-distributed wireless sensors: spatial interpolation and phase diagrams.

In coffee processing the fermentation stage is considered one of the critical operations by its impact on the final quality of the product. However, the level of control of the fermentation process on each farm is often not adequate; the use of sensorics for controlling coffee fermentation is not common. The objective of this work is to characterize the fermentation temperature in a fermentation tank by applying spatial interpolation and a new methodology of data analysis based on phase space diagrams of temperature data, collected by means of multi-distributed, low cost and autonomous wireless sensors. A real coffee fermentation was supervised in the Cauca region (Colombia) with a network of 24 semi-passive TurboTag RFID temperature loggers with vacuum plastic cover, submerged directly in the fermenting mass. Temporal evolution and spatial distribution of temperature is described in terms of the phase diagram areas which characterizes the cyclic behaviour of temperature and highlights the significant heterogeneity of thermal conditions at different locations in the tank where the average temperature of the fermentation was 21.2 °C, although there were temperature ranges of 4.6°C, and average spatial standard deviation of ±1.21ºC. In the upper part of the tank we found high heterogeneity of temperatures, the higher temperatures and therefore the higher fermentation rates. While at the bottom, it has been computed an area in the phase diagram practically half of the area occupied by the sensors of the upper tank, therefore this location showed higher temperature homogeneity

Transgenerational effects persist down the maternal line in marine sticklebacks: gene expression matches physiology in a warming ocean, supplementary material

Transgenerational effects can buffer populations against environmental change, yet little is known about underlying mechanisms, their persistence, or the influence of environmental cue timing. We investigated mitochondrial respiratory capacity (MRC) and gene expression of marine sticklebacks that experienced acute or developmental acclimation to simulated ocean warming (21°C) across three generations. Previous work showed that acute acclimation of grandmothers to 21°C led to lower (optimised) offspring MRCs. Here, developmental acclimation of mothers to 21°C led to higher, but more efficient offspring MRCs. Offspring with a 21°Cx17°C grandmother-mother environment mismatch showed metabolic compensation: their MRCs were as low as offspring with a 17°C thermal history across generations. Transcriptional analyses showed primarily maternal but also grandmaternal environment effects: genes involved in metabolism and mitochondrial protein biosynthesis were differentially expressed when mothers developed at 21°C, whereas 21°C grandmothers influenced genes involved in hemostasis and apoptosis. Genes involved in mitochondrial respiration all showed higher expression when mothers developed at 21° and lower expression in the 21°Cx17°C group, matching the phenotypic pattern for MRCs. Our study links transcriptomics to physiology under climate change, and demonstrates that mechanisms underlying transgenerational effects persist across multiple generations with specific outcomes depending on acclimation type and environmental mismatch between generations.

Gasterosteus aculeatus egg traits and fish lengths vs. experiment setup

1) Our study addresses the role of non-genetic and genetic inheritance in shaping the adaptive potential of populations under a warming ocean scenario. We used a combined experimental approach (transgenerational plasticity and quantitative genetics) to partition the relative contribution of maternal vs. paternal (additive genetic) effects to offspring body size (a key component of fitness), and investigated a potential physiological mechanism (mitochondrial respiration capacities) underlying whole organism growth/size responses. 2) In very early stages of growth (up to 30 days), offspring body size of marine sticklebacks benefited from maternal transgenerational plasticity (TGP): offspring of mothers acclimated to17°C were larger when reared at 17°C, and offspring of mothers acclimated to 21°C were larger when reared at 21°C. The benefits of maternal TGP on body size were stronger and persisted longer (up to 60 days) for offspring reared in the warmer (21°C) environment, suggesting that maternal effects will be highly relevant for climate change scenarios in this system. 3) Mitochondrial respiration capacities measured on mature offspring (F1 adults) matched the pattern of TGP for juvenile body size, providing an intuitive mechanistic basis for the maternal acclimation persisting into adulthood. Size differences between temperatures seen at early growth stages remained in the F1 adults, linking offspring body size to maternal inheritance of mitochondria. 4) Lower maternal variance components in the warmer environment were mostly driven by mothers acclimated to ambient (colder) conditions, further supporting our tenet that maternal effects were stronger at elevated temperature. Importantly, all parent-offspring temperature combination groups showed genotype x environment (GxE) interactions, suggesting that reaction norms have the potential to evolve. 5) To summarise, transgenerational plasticity and genotype x environment interactions work in concert to mediate impacts of ocean warming on metabolic capacity and early growth of marine sticklebacks. TGP can buffer short-term detrimental effects of climate warming and may buy time for genetic adaptation to catch up, therefore markedly contributing to the evolutionary potential and persistence of populations under climate change.

Observer, Analyser et Gérer la variabilité de la reproduction et du recrutement de l’huître creuse en France : Le Réseau Velyger. Rapport annuel 2015

La conchyliculture, et principalement l’élevage de l’huître creuse, Crassostrea gigas, constitue la principale activité aquacole française. Cette activité repose, en grande partie, sur le recrutement naturel de l’espèce qui assure 60 à 70% des besoins en jeunes huîtres (naissain) : cette activité de collecte s’appelle le captage. Les deux principaux centres de captage en France sont les bassins d’Arcachon et de Marennes-Oléron. Or, depuis une dizaine d'années, sur le bassin d'Arcachon, le captage devient très variable: à des années de captage nul (par exemple 2002, 2005, 2007) ou faible (2009, 2010, 2011) succèdent des années excellentes voire pléthoriques (2003, 2006, 2008, 2012, 2014). A Marennes-Oléron, cette variabilité existe, mais s’avère beaucoup moins marquée. En outre, à la faveur du lent réchauffement des eaux, le captage peut désormais se pratiquer de plus en plus vers le nord. Ainsi, la baie de Bourgneuf, mais aussi la rade de Brest sont devenues, depuis quelques années, des secteurs où un nombre croissant d’ostréiculteurs pratiquent le captage avec succès, mais avec, là aussi, des irrégularités dans le recrutement qu’il convient de comprendre. Enfin, depuis la crise des mortalités de 2008, il se développe aussi sur la lagune de Thau une volonté de pratiquer le captage. Afin de mieux comprendre les facteurs de variations du captage, l’Ifremer a mis en place, à la demande du Comité National de la Conchyliculture, un réseau national de suivi de la reproduction : le Réseau Velyger. Créé en 2008 sur financements européens et financé désormais par la Direction des Pêches Maritimes et de l’Aquaculture, ce réseau apporte, chaque année, sur les écosystèmes cités précédemment, une série d’indicateurs biologiques (maturation, fécondité, date de ponte, abondance et survie larvaire, intensité du recrutement, survie du naissain) dont l’analyse croisée avec des indicateurs hydrologiques et climatiques permet progressivement de mieux appréhender les causes de variabilité du recrutement de l’huître creuse en France, modèle biologique et espèce clé de la conchyliculture française. Ce rapport présente donc les résultats 2015 de ce réseau d’observation et fait appel, pour la partie hydro-climatique, à des données acquises par d’autres réseaux régionaux et nationaux. Il détaille et analyse par site toutes les caractéristiques du cycle de reproduction de l’huître creuse : maturation et fécondité des adultes, période de ponte, abondance et survie des larves, intensité du captage et mortalités précoces. Il fournit ensuite une interprétation et une synthèse des résultats 2015 à la lueur des résultats des années antérieures. Ainsi, pour l’année 2015, on retient les faits majeurs suivants : • Sur le plan hydro-climatique, cette année se caractérise par un hiver doux et un printemps dans les normales, suivis d’un été là aussi très proches des normales à quelques exceptions près : l’étang de Thau affiche tout au long de l’été des températures largement excédentaires. Compte tenu d’une pluviométrie là aussi proche des normales, les concentrations en phytoplancton sont restées à un niveau moyen de la rade de Brest aux pertuis charentais et plutôt déficitaires dans le bassin d’Arcachon et la lagune de Thau. • En termes de biologie, ces conditions hydro-climatiques se sont traduites, chez les populations d’huîtres adultes, par des indices de condition, proxy de la fécondité, généralement proches des moyennes, avec toujours l’existence d’un gradient nord-sud observé chaque année, corrélativement à la concentration en phytoplancton. En outre, l’absence d’excédent thermique au printemps et en début d’été n’a pas permis de ponte précoce (à l’exception de la lagune de Thau), elle a même été plutôt tardive surtout dans le bassin d’Arcachon. • Sur la façade atlantique, les températures de l’eau lors du développement larvaire des principales cohortes ont été plutôt basses (inférieures à 20°C en rade de Brest et inférieures à 21°C ailleurs) et donc la vitesse de croissance larvaire a été ralentie et la survie amoindrie. Les rendements larvaires ont été effectivement très bas (e.g. 0,002 % à Arcachon). In fine, il y a eu peu de larves grosses dans l’eau, ce qui s’est traduit par un captage faible à modéré. Une exception tout de même : dans la lagune de Thau, les températures caniculaires tout au long de l’été ont permis une concentration moyenne de larves ‘grosses’ modérée (80 larves/1,5m3). Cependant, les méthodes et les techniques de captage sont encore en cours d’optimisation sur ce secteur et cette année, malgré cette présence de larves grosses, le captage est resté faible (< 10 naissains par coupelle à l’automne). • En conséquence, l’année 2015, se caractérise par un captage globalement « faible à modéré » dans tous les secteurs s’échelonnant autour de 10 naissains/coupelle dans la lagune de Thau et en baie de Bourgneuf à plus de 200 naissains/coupelle dans les pertuis charentais. Enfin, à partir de l’ensemble des résultats acquis depuis 2008, ce rapport fournit en conclusion une série de recommandations à prendre en compte pour préserver le captage dans les années à venir.

Qualification zoo-sanitaire du naissain de captage 2013 de l'huître creuse Crassostrea gigas (QUALIF) - Détection précoce des maladies en épreuve thermique de laboratoire

Depuis 2008, des mortalités massives d’huîtres creuses âgées de moins d’un an sont relevées sur le littoral français dès que la température de l’eau de mer atteint le seuil de 16°C. Ces mortalités de naissains sont associées à la détection du virus OsHV-1 μVar. Des travaux de qualification zoo-sanitaire menés depuis 2010 ont montré qu’un lot de naissains issus du captage naturel sur deux était infecté par le virus bien avant l’apparition des mortalités dans le milieu naturel, mais qu’a contrario les naissains d’écloserie expertisés présentaient une fréquence plus faible de portage latent. Dans ce contexte de crise zoo-sanitaire chronique, l’objectif de notre étude consistait à obtenir une information du statut zoo-sanitaire OsHV-1 μVar des populations de naissains du captage 2013 à l’échelle national. Ce travail avait pour finalité de permettre l’identification précoce des zones de captage associées à un risque de mortalité due à l’infection par OsHV-1 μVar. La méthodologie de l’épreuve thermique de laboratoire (ETL) correspond en une période de 1 mois d’isolement des naissains à évaluer en conditions contrôlées de laboratoire. Lors de cette période la température de l’eau de mer est maintenue constante à 21°C et la mortalité est relevée tous les 10 jours. La survie finale associée à des analyses qPCR permettent de qualifier le statut sanitaire en terme de portage OsHV-1 μVar de l’échantillon (statut infecté ou non infecté). Entre février et mars 2014, vingt et un échantillons de naissains âgés de 5 à 7 mois ont été échantillonnés dans six sites du littoral français (étang de Thau, bassin d’Arcachon, pertuis Charentais, baie de Bourgneuf, baie de Vilaine et rade de Brest) pour être qualifiés par ETL au site expérimental Ifremer d’Argenton. Les résultats de la campagne 2014 de qualification zoo-sanitaire confirment qu’en période hivernale, dans le milieu naturel, des naissains de captage peuvent être infectés par OsHV-1 μVar sans développement apparent de maladies ni mortalité. En revanche en ETL, ces lots de naissains infectés par OsHV-1 μVar présentent des taux de mortalité importants. Ainsi, sur les 20 échantillons de naissains de captage étudiés, onze ont révélé des maladies en ETL avec des mortalités cumulées variant de 16 % à 80 %. Ce ratio d’un échantillon sur deux de naissains infectés par OsHV-1 μVar demeure proche de celui observé de 2010 à 2013 lors des travaux précédents qui avaient permis de définir l’ETL. les six sites étudiés ont montré des résultats contrastés. En effet, les résultats se sont révélés favorables pour l’étang de Thau et la baie de Bourgneuf et défavorables dans le cas de la rade de Brest et la Baie de Vilaine. Pour ces deux derniers sites, tous les échantillons de naissains testés ont montré de fortes mortalités pendant l’ETL. Des différences s’observent également intra-site, notamment à Marennes Oléron avec 1 échantillon sur 3 infectés par OsHV-1 μVar ou dans pour Arcachon avec 3 échantillons sur 5. Dans le contexte préoccupant de l’épizootie actuelle, nos résultats confirment que certains lots de naissains de captage sont infectés par OsHV-1 μVar dès les mois de février-mars et pourrait être des acteurs actifs dans le déclenchement annuel du processus infectieux en milieu naturel quand la température de l’eau dépasse 16°C. Par ailleurs, notre étude démontre qu’il serait possible chaque année d’obtenir une qualification sanitaire précoce des zones de captage. Cela permettrait d’améliorer la gestion des risques liés aux transferts de naissains infectés par OsHV-1 μVar dans les différents bassins de production.

Qualification zoo-sanitaire du naissain de captage 2014 de l'huître creuse Crassostrea gigas (QUALIF) - Détection précoce des maladies en épreuve thermique de laboratoire

Depuis 2008, des mortalités massives d’huîtres creuses âgées de moins d’un an sont relevées sur le littoral français dès que la température de l’eau de mer atteint le seuil de 16°C. Ces mortalités de naissains sont associées à la détection du virus OsHV-1 μVar. Depuis 2010, des travaux de qualification zoo-sanitaire ont montré qu’environ un lot de naissains de captage sur deux était infecté par le virus avant l’apparition des mortalités dans le milieu naturel. En 2014, dans le cadre de la première action QUALIF, les résultats de la qualification zoo-sanitaire des naissains du captage de l’année 2013 à l’échelle nationale ont mis en évidence le caractère infectieux des maladies développées par ces naissains porteurs latents d’OsHV-1 μVar. L’objectif 2015 du second volet QUALIF consistait à reproduire le travail de qualification zoo-sanitaire OsHV-1 μVar pour les naissains du captage de l’année 2014. Les résultats (2014 et 2015) permettront d’aborder la variation interannuelle du statut zoo-sanitaire des naissains pour chacun des sites étudiés. La méthodologie de l’épreuve de qualification zoo-sanitaire consiste en une période de 1 mois d’isolement des naissains en conditions contrôlées de laboratoire. Lors de cette épreuve, la température de l’eau de mer est maintenue constante à 21°C et la mortalité est relevée tous les 10 jours. La survie finale et les analyses qPCR permettent de qualifier le statut sanitaire en terme de portage OsHV-1 μVar de l’échantillon (infecté ou non infecté). De début janvier à fin mars 2015, 39 échantillons de naissains âgés de 5 à 7 mois ont été prélevés dans 6 sites du littoral français (étang de Thau, bassin d’Arcachon, bassin de Marennes Oléron, baie de Bourgneuf, embouchure de La Vilaine et rade de Brest) pour être testés en épreuve thermique de laboratoire (ETL) dans l’outil expérimental Ifremer à Argenton. Les résultats montrent que 25 des 39 (soit 64 %) lots de naissains de captage testés ont développé des maladies en ETL associés à des mortalités cumulées variant de 6 à 72 %. Cette valeur de 64 % de lots détectés est plus élevée que celle précédemment observée en 2014 (55 %). Les résultats de cette seconde campagne de qualification zoo-sanitaire sont favorables pour les naissains de l’étang de Thau (absence de mortalité), moins favorables pour ceux d’Arcachon, Marennes Oléron, et ceux de la baie de Bourgneuf (réponses contrastées en terme de mortalité intra-site) et très défavorables pour les naissains de La Vilaine et de la rade de Brest (mortalités observées sur tous les échantillons testés). La principale conclusion de cette seconde étude de qualification zoo-sanitaire est identique à celle de 2014, à savoir qu’il est existe dans le milieu naturel en période hivernale des lots de naissains de captage infectés par OsHV-1 μVar sans développement apparent des maladies. Ces lots de naissains porteurs latents d’OsHV-1 μVar sont détectables en ETL et la présence d’OsHV-1 μVar peut alors être confirmée par qPCR. Dans le contexte actuel d’épizooties chroniques, nos résultats confirment à nouveau qu’il est possible d’identifier précocement les lots de naissains infectés ou non par OsHV-1 μVar. Ces animaux infectés sont un réservoir du virus en période hivernale. Dès que la température de l’eau de mer franchit le seuil de 16°C, ils participeront à la réémergence des maladies en milieu naturel. Par ailleurs, cette seconde étude de qualification zoo-sanitaire confirme la possibilité d’apprécier le risque sanitaire pour chaque zone de captage en fonction de la détection précoce des lots de naissains infectés par OsHV-1 μVar.

Salinity influences disease-induced mortality of the oyster Crassostrea gigas and infectivity of the ostreid herpesvirus 1 (OsHV-1)

Mortality of young Pacific oysters Crassostrea gigas associated with the ostreid herpesvirus 1 (OsHV-1) is occurring worldwide. Here, we examined for the first time the effect of salinity on OsHV-1 transmission and disease-related mortality of C. gigas, as well as salinity-related effects on the pathogen itself. To obtain donors for OsHV-1 transmission, we transferred laboratory-raised oysters to an estuary during a disease outbreak and then back to the laboratory. Oysters that tested OsHV-1 positive were placed in seawater tanks (35‰, 21°C). Water from these tanks was used to infect naïve oysters in 2 experimental setups: (1) oysters acclimated or non-acclimated to a salinity of 10, 15, 25 and 35‰ and (2) oysters acclimated to a salinity of 25‰; the latter were exposed to OsHV-1 water diluted to a salinity of 10 or 25‰. The survival of oysters exposed to OsHV-1 water and acclimated to a salinity of 10‰ was >95%, compared to only 43 to 73% survival in oysters acclimated to higher salinities (Expt 1), reflecting differences in the levels of OsHV-1 DNA and viral gene expression (Expts 1 and 2). However, the survival of their non-acclimated counterparts was only 23% (Expt 2), and the levels of OsHV-1 DNA and the expression of 4 viral genes were low (Expt 1). Thus, OsHV-1 may not have been the ultimate cause of mortality in non-acclimated oysters weakened by a salinity shock. It appears that reducing disease risk by means of low salinity is unlikely in the field.

Using induced pluripotent stem cells to investigate the mechanistic link between Gaucher disease and Parkinson related synucleinopathies

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015