Caractérisation morphométrique d’un poisson cyprinidé d’eau douce Luciobarbus callensis (Valenciennes, 1842) : application de deux approches de morphométrie classique et géométrique.

Abstract

This work focuses on the statistical and morpho-geometric modelling of body forms in three populations of Luciobarbus callensis (Valenciennes, 1842) or Barbel. The form of this Cyprinid fish has been the subject of a morphometric characterization according to two classical and geometric approaches in order to characterize the phenotypic variation corresponding to the genetic and the environmental variability. We analyzed the form of 100 individuals (51 females and 49 males); the analyzed specimens were fished in three different dams located in eastern Algeria: the Bni Haroun dam (wilaya of Mila), the Foum El-Khanga dam (wilaya of Souk Ahras) and the Zit El-Anba dam (wilaya of Skikda). The used morphometric descriptors in our study are, on the one hand, 6 classical morphometric parameters, namely LT, LT2, LS, IV1, OH and H1; the latter are considered as linear quantitative variables, and on the other hand, the landmarks and semi-landmarks measured on all specimens through the application of the Procrustes superimposition. The two approaches were applied, firstly, to compare the three populations and to quantify the variability of Barbel’s body forms, and secondly, to make compare results obtained by the application of classical and geometric morphometrics. We applied several statistical methods (PCA, DFA, ANOVA, MANOVA, Kmeans and others) which were combined with other technical morphometric visualization. The classical morphometric approach has made it possible to differentiate the three Barbel’s populations with a more or less significant individualization of the specimens from F. El-Khanga dam; the specimens from the latter seem to have larger sizes. In addition, we also found that specimens from the Z. El-Anba dam are characterized by a larger eye diameter. The classical morphometry shows that sexual dimorphism is not too pronounced (weak). The geometric morphometry approach revealed a very heterogeneous phenotypic structure between the three populations. The largest centroid sizes were detected on the specimens of the F. El-Khanga Dam; while the small specimens are those of Z. El-Anba Dam. In addition, the morpho-geometric models were subjected to an in-depth analysis: the chosen models are respectively: a configuration of 48, 34 and 11 landmarks. We recorded very high rates of discrimination for all 3 models: 100%, 100% and 90%, respectively. This confirms the importance of shape parameters outside of centroid sizes variation; this demonstrates also the complex geometric structuring relating to fish bodies. The three geometric models clearly showed that the fins’ shapes do not play an important role in the phenotypic differentiation; but in contrast our morpho-geometric highlights a crucial contribution of the fish’ heads shapes in the morphological differentiation. Another relevant result of our study states that sexual dimorphism in Barbel is clearly visible using the landmark configuration where the discrimination rate between males and females can reach 93%. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- يركز هذا العمل على النمذجة الإحصائية والمورفومترية الهندسية لأشكال الأجسام في ثلاث مجموعات منLuciobarbus callensis (Valenciennes, 1842)، أو البوري (جنس البنّي).شكل هذه السمكة الشبوطية كان موضوع توصيف مورفومتري وفقًا لمقاربتين هندسية وكلاسيكية من أجل توصيف التباين للنمط الظاهري و الذي يتوافق مع التباين الجيني والتباين البيئي. قمنا بتحليل شكل 100 فرد (51 من الإناث و49 من الذكور)؛ تم صيد العينات التي تم تحليلها في ثلاثة سدود مختلفة تقع كلها في شرق الجزائر: سد بني هارون (ولاية ميلة)، وسد فم الخنقة (ولاية سوق أهراس) وسد زيت العنبة (ولاية سكيكدة).الواصفات المورفومترية المستخدمة في دراستنا هي، من ناحية، 6 متغيرات مورفومترية كلاسيكية وهي LT، LT2، LS، IV1، OH و H1 ؛ وتعتبر هذه الأخيرة متغيرات كمية خطية، ومن ناحية أخرى، النقاط المعلمية و شبه النقاط المعلمية المقاسة على جميع العينات باستخدام تقنية التطابق البروكيستي. كلتا المقاربتين تم تطبيقهما، أولا، بغرض مقارنة مجموعات السمك الثلاثة وتحديد كية مدى تنوع أشكال جسم سمك الشبوط، وثانيا، لمقارنة النتائج المورفومترية التي تم الحصول عليها عن طريق تطبيق المقاربتين الهندسية والكلاسيكية.طبقنا العديد من الطرق الإحصائية المعروفة ACP) ، AFD ،ANOVA ، MANOVA ،Kmeans وغيرها) والتي تم دمجها مع تقنيات التصور المورفومترية.قد أتاحت المقاربة المورفومترية الكلاسيكية التمييز بين المجموعات السمكية الثلاثة للشبوط مع إضفاء طابع فردي إلى حد ما للعينات المأخوذة من سد فم الخنقة، حيث يبدو أن الأسماك هناك تتميز بأحجام كبيرة. بالإضافة إلى ذلك، وجدنا أيضًا أن العينات المأخوذة من سد زيت العنبة تتميز بكبر قطر العينين. المقاربة المورفومترية الكلاسيكية أظهرت أن ازدواج الجنس من الناحية المظهرية ليس واضحا جدًا (ضعيف). قد كشف المقاربة المورفومترية الهندسية عن تركيبة نمطية مظهرية غير متجانسة للغاية بين المجموعات السمكية الثلاث. تم الكشف عن أكبر المقاسات المركزية في عينات سد فم الخنقة ؛بينما العينات ذات المقاسات المركزية الكبيرة توجد في سد زيت العنبة. بالإضافة إلى ذلك، كانت النماذج المورفولوجية الهندسية موضوع تحليل عميق: النماذج المختارة هي على التوالي: تشكيلة ذات48 ،34 و11 نقطة معلمية. سجلنا معدلات تمييز عالية جدًا للنماذج الثلاثة: 100٪ ، 100٪ و 90٪ على التوالي. هذا يؤكد أهمية معايير التشكل بصرف النظر عن تباين المقاسات المركزية؛و هذا يؤكد كذلك التركيبة الهندسي المركبة المتعلق بأجسام الأسماك.أثبتت النماذج الهندسية الثلاثة بوضوح أن التشكلات الخاصة بالزعانف لا تلعب دورًا مهمًا في تمايز النمط الظاهري؛ من ناحية أخرى، يؤكد تحليلنا الهندسي المورفولوجي على المساهمة التحديدية لتشكيلات رؤوس الأسماك في عملية التمايز المورفولوجي. تشير نتيجة أخرى ذات صلة لدراستنا إلى أن الازدواج المورفولوجي للجنس في سمك الشبوط يمكن رؤيته بوضوح باستخدام تقنية النقاط المعلمية حيث يمكن أن يصل معدل التمييز بين الذكور والإناث إلى 93 ٪. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ce travail porte sur la modélisation statistique et morpho-géométrique des formes corporelles chez trois populations de Luciobarbus callensis (Valenciennes, 1842) ou le Barbeau. La forme de ce poisson Cyprinidé a fait l’objet d’une caractérisation morphométrique selon deux approches classique et géométrique afin de caractériser la variation phénotypique qui correspond à la variabilité génétique et environnementale. Nous avons analysé la forme de 100 individus (51 femelles et 49 mâles) ; les spécimens analysés ont été pêchés dans trois barrages différents qui se localisent dans l’Est algérien : le barrage de Bni Haroun (wilaya de Mila), le barrage de Foum El-Khanga (wilaya de Souk Ahras) et le barrage de Zit El-Anba (wilaya de Skikda). Les descripteurs morphométriques utilisés dans notre étude sont, d’une part, 6 paramètres morphométriques classiques à savoir LT, LT2, LS, IV1, OH et H1 ; ces derniers sont considérés comme des variables quantitatives linéaires, et d’une part, les points-repères et les semi points-repères mesurés sur tous les spécimens en appliquant la technique de la superposition Procruste. Les deux approches ont été appliquées, primo, dans le but de comparer les trois populations et de quantifier la variabilité des formes corporelles chez le Barbeau, et secundo, de comparer les résultats obtenus par l’application de la MC et la MG. Nous avons appliqué plusieurs méthodes statistiques (ACP, AFD, ANOVA, MANOVA, Kmeans et autres) qui ont été combinées à d’autres techniques de visualisation morphométrique. L’approche de la MC a permis de différencier les trois populations de Barbeau avec une individualisation plus ou moins importante des spécimens du barrage de F. El-Khanga ; les spécimens de ce dernier semblent avoir de tailles plus grandes. De plus, nous avons constaté aussi que les spécimens du barrage de Z. El-Anba sont caractérisés par un diamètre oculaire plus grand. La MC démontre que le dimorphisme sexuel n’est pas trop prononcé (faible). L’approche de la MG a révélé une structuration phénotypique très hétérogène entre les trois populations. Les tailles centroïdes les plus grandes ont été détectées sur les spécimens du Barrage de F. El-Khanga ; tandis que les spécimens de petite taille sont ceux du barrage de Z. El-Anba. De plus, les modèles morpho-géométriques ont fait l’objet d’une analyse profonde : les modèles choisis sont respectivement : une configuration de 48, 34 et 11 PR. Nous avons enregistré des taux de discrimination très élevés relatifs aux 3 modèles : 100 %, 100 % et 90 %, respectivement. Ceci confirme l’importance des paramètres de conformation (shapes) en dehors de la variation des tailles centroïdes (sizes) ; ceci confirme aussi la structuration géométrique complexe relative aux corps des poissons. Les trois modèles géométriques ont bien démontré que les conformations des nageoires ne jouent pas un rôle important dans la différenciation phénotypique ; en revanche notre analyse morpho-géométrique souligne une contribution déterminante de la forme des têtes de poissons dans la différenciation morphologique. Un autre résultat pertinent de notre étude stipule que le dimorphisme sexuel chez le Barbeau est nettement visible en utilisant la configuration des points-repères où le taux de discrimination entre les mâles et les femelles peut atteindre 93 %.