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Plan
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La Réhabilitation du Bison des Bois
(Bison bison arthabascae)


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Bison des bois
  • Le plus grand mammifère terrestre d ’Amérique du Nord
  • Autrefois abondant et répandu sur un vaste territoire incluant :
    • l’Alaska, le Yukon, la portion ouest des Territoires-du-Nord-Ouest, le nord de la Colombie-Britannique ainsi que le nord de l’Alberta
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Bison des bois
  • Élément important de la faune et de la vie quotidienne des Amérindiens de l ’Ouest du continent
  • Depuis l ’arrivée des Européens, chasse intensive et destruction de l ’habitat du bison des bois
  • 100 000 têtes vers 1 800 à environ 250 individus en 1900 !!!
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Bison des bois
  • Grands efforts nécessaires pour assurer la survie à long terme (maladies, baisse de la diversité génétique, perte d ’habitat, etc.)


  • Quelques petites colonies éparses toujours présentes aujourd’hui
    • Surtout en Alberta
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Bison des bois
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Origines
  • Descendant de Bison priscus (bison des steppes)
    • Présent dans toute l ’Eurasie, la Béringie (pont entre l ’Alaska et la Sibérie) et à quelques endroits isolés de l ’ouest de l ’Amérique du Nord
    • Herbivore de l ’époque des mammouths et autres mammifères géants préhistoriques
    • Également ancêtre du bison européen (Bison bonasus) et du bison des plaines (Bison bison bison)
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Bison priscus
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Caractéristiques
  • Mâles plus gros que les femelles :


    • Longueur de 3-4 mètres de long


    • Hauteur de 1,75 mètres


    • Poids de 350 à 1000 kg.
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Caractéristiques
  • Deux mues par année


  • Cornes droites chez la femelle et courbées chez le mâle


  • Bison des bois plus grand et moins trapu que le bison des plaines vivant plus au sud
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Caractéristiques

  • Espérance de vie de 30-40 ans
  • Maturité sexuelle vers l ’âge de 2 à 4 ans
  • Durée de la gestation : 270-300 jours
  • Un seul petit à la fois (jumeaux très rare)
  • Vêlage en mai ou juin
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Habitat
  • Plaine boréale (plus sèche que la forêt boréale québécoise)
  • Zones forestières composées de pins gris, épinettes noires, de mélèze laricin, etc.
  • Beaucoup de plaines avec graminées
  • Dépendance envers les milieux ouverts de type prairie nordique
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Plaines boréales (jaune)
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Réhabilitation du bison des bois :
historique (troupeau du lac Hook)
  • Avant les années 1970s, plus de 12 000 individus au sein de la population
  • Diminution à 2000 animaux (années 1980s)
    • Deux sérieux épisodes d’anthrax
    • Recrudescence de la tuberculose et de la brucellose
    • Diminution du pouvoir reproducteur du troupeau
    • Prédation par les loups profitant de la faiblesse généralisée au sein de la population de bisons
    • Chasse abusive par les humains
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Brucella (coccobacille Gram -)
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Alimentation
  • Plantes herbacées retrouvées dans les plaines
  • Aussi feuillage d’arbustes (saules surtout) et lichens
  • Prédateurs : loup principalement
  • Préférence du loup pour bisons plus faibles : sélection naturelle
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Réhabilitation du bison des bois :
historique
  • 19ième siècle : massacre du bison et destruction de son habitat


  • 1877 : Buffalo Protection Act


  • 1922 : création du Wood Buffalo National Park



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Réhabilitation du bison des bois :
historique
  • 1925-1928 : introduction de plus de 6000 bisons des plaines


    • Introduction de la tuberculose
    • Introduction de la brucellose
    • Perte de la génétique propre à la sous-espèce arthabascae via hybridation avec la sous-espèce bison
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Réhabilitation du bison des bois :
historique
  • Trois projets d’envergure pour la réhabilitation du bison des bois


    • Mackenzie Bison Sanctuary


    • Elk Island National Park


    • Hook Lake Wood Bison Recovery Project
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Rivière Mackenzie
Territoire-du-Nord-Ouest
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Elk Island National Park
Alberta
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Hook Lake Wood Bison Recovery Project 
Alberta et Territoire-du-Nord-Ouest
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Réhabilitation du bison des bois :
historique
  • Mackenzie Bison Sanctuary et Elk Island National Park créés durant les années 1960s
    • Seulement une vingtaine de géniteurs au départ
    • Populations de plus de 400 individus dans les deux cas : toujours reconnus exempts de tuberculose et brucellose
    • Très faible variabilité génétique (survie à long terme menacée ?)
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Réhabilitation du bison des bois :
historique
  • Utilisation du troupeau du lac Hook (situé au nord et à l’ouest du Wood Buffalo National Park) entre 1996 et 1998
  • Prélèvement d’un total de 62 jeunes individus exempts de ces deux maladies
  • Variabilité génétique de la population supérieure comparée aux populations des deux autres projets
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Réhabilitation du bison des bois :
historique (troupeau du lac Hook)
  • Avant les années 1970s, plus de 12 000 individus au sein de la population
  • Diminution à 2000 animaux (années 1980s)
    • Deux sérieux épisodes d’anthrax
    • Recrudescence de la tuberculose et de la brucellose
    • Diminution du pouvoir reproducteur du troupeau
    • Prédation par les loups profitant de la faiblesse généralisée au sein de la population de bisons
    • Chasse abusive par les humains
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Conservation de la diversité génétique dans un programme de réhabilitation

  • Variabilité génétique d’une population animale nécessaire pour la survie à long terme
  • Adaptation aux différentes pressions de sélection de l’environnement
  • Résistance aux maladies liée aux molécules MHC (major histocompatibility complex)  situées à la surface de l’ensemble des cellules animales
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Les molécules MHC
  • Exposition de protéines à la surface de la cellule
  • Détection de protéines étrangères (origine virale ou bactérienne) ou ayant une conformation anormale (cellule cancéreuse) par le système immunitaire
  • Destruction de la cellule anormale
  • Molécules MHC normalement très variables d’un individu à l’autre au sein d’une population
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Molécules CHM (MHC)
  • Meilleures chances de survie pour les individus portant des MHC ayant une plus grande affinité pour les protéines de l’agent infectieux (protéines étrangères présentées plus hâtivement au système immunitaire)
  • Lors d’épidémie, risque plus élevé d’extinction chez une population à faible diversité génétique (MHC tous semblables)
  • Problème du Mackenzie Bison Sanctuary et du Elk Island National Park


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Conservation de la diversité génétique dans un programme de réhabilitation

  • Trois étapes lors de la réhabilitation :
    • la phase fondamentale (géniteurs initiaux du programme)
    • la phase de croissance (augmentation du nombre d’individus au sein de la population)
    • la phase stable (population en équilibre).
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Phase fondamentale

  • Utilisation de géniteurs représentatifs de la population sauvage (individus portant les mêmes allèles que ceux retrouvés en milieu naturel)


  • Préférable d’utiliser un nombre maximum de géniteurs (meilleure diversité au départ)
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Phases de croissance et stable
  • Ne pas sélectionner des individus plus aptes à l’élevage en captivité (pas les mieux adaptés à la survie en forêt)


  • Ne pas permettre «  d’évolution » au sein de la population captive destinée à la remise en liberté
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Phases de croissance et stable

  • Plusieurs méthodes pour stopper l’évolution génétique


    • Introduction régulière d’individus sauvages au troupeau
    • Maintien d’un nombre égal d’individus entre les différentes familles, (réduction de la compétition)
    • Augmentation de l’âge de l’animal à sa première reproduction et le temps requis entre deux accouplements (niveau d’adaptation à la captivité d’une population inversement proportionnelle à la durée d’une génération)
    • Reproduire un habitat captif similaire à celui retrouvé dans la nature
    • Minimiser toute intervention comme les actes vétérinaires
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Consanguinité
  • Très néfaste pour une population : empêche le mélange efficace des gènes
  • Effets négatifs généraux :
    • Niveau élevé de mortalité
    • Susceptibilité accrue aux maladies
    • Baisse de la fécondité (spermatozoïdes de mauvaise qualité)
    • Développement anormal de l’organisme.
  • Homozygotie augmentée : plus grande expression de gènes récessifs parfois associés à des maladies congénitales graves
  • Cercle vicieux : moins d’individus aptes à se reproduire… plus de consanguinité !
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Persistance de gènes de faiblesse …
  • Capacité à éliminer les allèles défectueux inversement proportionnelle à la taille de la population
  • Persistance d’allèles anormaux et affaiblissement de la génétique d’une population par manque de compétition
  • Phénomène important pour les élevages en captivité des programmes de réhabilitation (allèles défectueux n’étant pas détectés par les éleveurs)
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Problème du bison en tant que reproducteur
  • Reproduction de type polygame avec mâle dominant pouvant s’accoupler à plusieurs femelles
  • Reproduction des bisons les plus gros et les plus forts au détriment de plusieurs autres moins compétitifs
  • Diversité génétique supérieure chez les animaux monogames
  • Taille d’une population de type polygame insuffisante pour évaluer son potentiel génétique (importance de minimiser la compétition au sein de l’élevage captif)
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Mesure de la variabilité génétique
  • Mesure de l’hétérozygotie :
    • Calcul du potentiel immédiat d’adaptation d’une population
    • Inversement proportionnelle au degré de consanguinité
    • Mortalité généralement moins élevée pour les individus avec une hétérozygotie élevée (expression moindre d’allèles récessifs potentiellement défectueux)
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Mesure de la variabilité génétique
  • Mesure de la diversité allélique :
    • Calcul du nombre moyen d’allèles par locus au sein d’une population
    • Méthode pour évaluer la capacité d’adaptation à long terme d’une population
    • Nombre d’allèles par locus élevé : meilleure capacité d’adaptation de la population
    • Directement proportionnelle au nombre d’individus utilisés au départ (géniteurs initiaux)
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Présence de maladies (généralités)

  • 1923 : programme d’éradication de la tuberculose et de la brucellose chez les animaux de consommations du Canada
  • 1985 : troupeaux laitiers déclarés exempts de brucellose
  • Cas sporadiques de tuberculose bovine encore rapportés de nos jours (élevage de cerfs surtout)



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Présence de maladies (généralités)
  • Élimination de la brucellose et de la tuberculose : principal objectif de la réhabilitation du bison des bois
    • Menaces sérieuses pour la survie à long terme de cette sous-espèce
    • Menace de réintroduction de ces maladies dans le cheptel bovin albertain (principal réservoir)
    • Amélioration de l’image canadienne sur le marché international
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Problèmes semblables ailleurs dans le monde
  • Afrique du Sud : boeufs sauvages (Syncerus caffer) infectés par la brucellose, la tuberculose et la fièvre aphteuse
  • Brucellose présente chez l’orignal (Cervus elaphus) ainsi que dans les troupeaux de bisons des plaines aux États-Unis (Parc Yellowstone)
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Éradication de la maladie au sein d’une population sauvage
  • Meilleur moyen : éliminer toute la population contenant des individus porteurs (persistance de l’agent pathogène même après la disparition des signes cliniques) et la remplacer par des individus reconnus sains
  • Désavantages :
    • Perte de diversité génétique si trop d’animaux abattus
    • Perte du rôle écologique des animaux éliminés (nourriture pour les prédateurs)
    • Besoin de tests de détection très spécifiques (pour ne pas éliminer un individu sain ; faux positif) et très sensibles (pour ne pas introduire un porteur au sein de la population captive destinée à la réhabilitation)
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Éradication de la maladie au sein d’une population sauvage
  • Tests sensibles très importants
  • Introduction d’un porteur de maladies au sein de la population captive : échec total du programme de réhabilitation
  • 1965 : Elk Island National Park (faux-négatifs à la tuberculose et à la brucellose introduits dans le troupeau)
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La brucellose (B. abortus)
  • Bactérie Gram-négative intracellulaire facultative à croissance fastidieuse
  • Bison infecté par le biovar 1
  • Septicémie transitoire suivie d’avortements et de rétentions placentaires (femelle) ou d’orchite et d’épididymite (mâle)
  • Première infection : 90 % d’avortements


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La brucellose (B. abortus)
  • Infections subséquentes : avortements moins fréquents (mémoire immunitaire)


  • Menace pour la survie à long terme de la sous-espèce (baisse de la fécondité)


  • Découverte dans le Wood Buffalo National Park en 1956


  • Infection de plusieurs espèces de mammifères (bovins, moutons, humains, etc..)




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La brucellose (B. Abortus)
  • Avortement possible chez la femme enceinte (zoonose)


  • Transmission par contact direct (souvent via les membranes foetales après avortement)


  • Rarement transmission à l’aide d’insectes piqueurs (maringouins du genre Culex)


  • Selon les dernières études effectuées, pas de transmission via les autres mammifères de l’écosystème (loup)


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Brucella spp. (coccobacille Gram -)
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Diagnostic de la brucellose :
méthode bactériologique
  • Examen morphologique de colonies après isolement et culture sur un milieu solide
  • Prélèvement à partir du lait, de la muqueuse vaginale, du sang, des membranes foetales, de carcasses, etc.
  • Besoin d’un milieu solide (meilleure aération) et très sélectif (beaucoup de contaminants dans les prélèvements) avec air enrichi de CO2
  • Attente de >72 heures avant d’obtenir des résultats
  • Test très sensible
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Diagnostic de la brucellose :
méthodes sérologiques
  • ELISA, fixation de complément, agglutination sur sérum, etc.
  • Plus rapides
  • Basées sur la réaction des antigènes de Brucella (souvent LPS) avec les anticorps produits par l’organisme en réponse à l’infection
  • Plus utiles sur le terrain
  • Très sensibles (surtout ELISA et fixation du complément)
  • Faux positifs possibles si animaux vaccinés
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Tuberculose bovine (Mycobacterium bovis)
  • Maladie chronique accompagnée de tubercules souvent sur les intestins ou les poumons
  • Bactérie Gram positive, à croissance lente, capables d’affecter les humains (zoonose), les bovins et les bisons
  • Formation de tubercules : granulomes de lymphocytes, macrophages et tissu conjonctif
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Tuberculose bovine (Mycobacterium bovis)
  • Transmission par inhalation (forme respiratoire) ou ingestion (forme digestive, le plus souvent par le lait)
  • Menace pour la survie à long terme du bison des bois (diminution de l’espérance de vie de l’animal)
  • Découverte dans le Wood Buffalo National Parc en 1937


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Mycobacterium spp.
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Diagnostic de la tuberculose :
méthodes macroscopique et histologique
  • Autrefois basé seulement sur l’examen macroscopique et histologique des lésions
  • Désavantage : aucune détection avant le début de l’apparition des lésions visibles à l’oeil nu
  • Examen microscopique
    • Coloration de Ziehl-Neelsen (acido-alcoolo-résistance de la cellule grâce à l’acide mycolique de la paroi bactérienne)
    • Observation de bactéries du genre Mycobacterium ainsi que d’autres espèces bactériennes semblables
    • Test peu spécifique : confusion avec Nocardia, Mycobacterium avium pseudotuberculosis, les granulomes fongiques, etc.
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Diagnostic de la tuberculose :
culture et test de la tuberculine
  • Culture sur milieux spéciaux et croissance très lente (2 semaines à 370C)
  • Test intradermique (tuberculine)
    • Injection d ’un antigène anti-tuberculeux (tuberculine) sous la peau
    • Réaction après 2-3 jours (réaction immunitaire de type cellulaire)
    • Faux positifs lors de vaccins
    • Manque de sensibilité



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Diagnostic de la tuberculose :
culture sur lignée de macrophages
  • M. bovis capable de survivre et de se multiplier dans les macrophages après phagocytose
  • Culture sur lignée de macrophage
  • Détection rapide par PCR, Western Blot, ou autre méthode
  • Résultat en 48 heures
  • Sensible, spécifique et reproductible


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Diagnostic de la tuberculose :
Fluorescence Polarisation Assay (FPA)
  • Détection d’anticorps anti-tuberculeux
  • Utilisation d ’une protéine antigénique marquée à la fluorescéine
  • Sensibilité de 93 % et spécificité de 98 %
  • Pas de réaction croisée avec M. avium pseudotuberculosis
  • Sensibilité bonne mais pas parfaite ...
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Autres maladies : diarrhée virale bovine

  • Origine des élevages bovins de la région
  • Virus de la famille des Flaviviridae
  • Fréquente au Canada
  • Présente partout dans le monde
  • Peu d ’impact sur la survie à long terme du bison des bois
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Autres maladies:anthrax (Bacillus anthracis)
  • Production d ’une endospore permettant la persistance de l ’agent dans l ’environnement
  • Bisons affectés depuis longtemps
  • Septicémie et mort rapide des individus infectés
  • Carcasses et charognards : réservoirs importants
  • Peu d ’impact sur la survie à long terme du bison des bois


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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Troupeau situé dans le nord du Wood Buffalo National Park
  • Lors de la création du parc en 1922 : 1500-2000 individus
  • Après introduction du bison des plaines (1925-1928) : 12 000 individus
  • Population stable jusque dans les années 1970s


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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Fin des années 1990s : seulement 2000 individus
    • Chasse
    • Prédation
    • Maladies (brucellose et tuberculose)
    • Sérieux épisodes d ’anthrax
    • Perte importante de la diversité génétique


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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Projet de réhabilitation débuté en 1996
  • Capture de 62 individus reconnus exempts de tuberculose et brucellose
  • Échantillon de plus grande taille que les projets précédents
  • Suffisant pour survie à long terme d ’une population ?
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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Deux premières semaines suite à la capture : période d ’adaptation à la captivité
    • Alimentation
    • Contact avec l ’homme
    • Antibiothérapie prophylactique
    • Étape à minimiser autant que possible
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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Ensuite, subdivision du troupeau en sous-groupes de nombre égal


    • Diminution de la compétition
    • Environnement captif semblable au milieu naturel
    • Évolution de l ’espèce ralentie durant la période captive
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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Détection de maladies à chaque 6 mois au sein du troupeau captif
  • Tuberculose testée par le test de tuberculine et le FPA
  • Brucellose testée par agglutination sur sérum, ELISA, FPA et autres tests sérologiques
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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Sensibilité des tests pour la tuberculose insuffisante (marge de manœuvre faible en réhabilitation)
  • Faux négatif déjà découvert à une occasion : animal et ses compagnons d ’enclos euthanasiés par mesure préventive
  • Tests de brucellose apparemment plus fiables
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Exemple de projet de réhabilitation : la population du lac Hook
  • Maintien de la diversité génétique et diminution de l’évolution de l’espèce en captivité par l’introduction régulière d’individus sauvages reconnus exempts de maladies
    • À partir de la population du lac Hook
    • À partir d’une population habitant un autre parc (Elk Island National Park et Mackenzie Bison Sanctuary)
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Conclusion
  • Survie à long terme des bisons des bois du nord de l ’Alberta dépendante de :


    • Maintien de l ’habitat (plaines boréales)
    • Maintien de la diversité génétique
    • Éradication des maladies affectant la survie et la fécondité de l ’espèce (brucellose et tuberculose)


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Conclusion
  • En élevage d ’animaux de consommation, efficacité de l ’éradication du troupeau pour le remplacer par un autre exempt de maladies
  • Solution peu envisageable en réhabilitation de la faune : perte trop importante de la diversité génétique
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Conclusion
  • Projets de réhabilitation antérieurs peu efficaces
    • Trop peu de géniteurs initiaux au départ
    • Introduction de bisons des plaines au sein de la population de bisons des bois
    • Introduction de maladies persistantes (animaux non-testés ou méthodes de détection utilisées trop peu sensibles)
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Conclusion
  • Projet du lac Hook sur une meilleure voie de réussite
  • Besoin de tests de détection de plus en plus sensibles (pour la tuberculose surtout)
  • Besoin d ’un plus grand budget pour débuter avec encore plus de géniteurs initiaux