Comment l’eDNA révolutionne le suivi des espèces insaisissables. Il pourrait bientôt être utilisé pour lutter contre le trafic d’espèces sauvages.

Qu’est-ce qu’une grenouille brésilienne disparue, des poissons illicites sur un marché humide de Hong Kong et une algue visqueuse appelée « morve de roche » ont en commun ? Réponse : Ils ont tous été récemment détectés par des scientifiques recherchant des traces d’espèces insaisissables dans un échantillon d’eau. Le domaine en développement de l’ADN environnemental (ou eDNA) révolutionne les études sur la faune.

L’ADN environnemental représente la soupe biologique de cellules – cheveux, peau, matières fécales, sang, sperme, urine, virus et bactéries – libérée par les créatures au cours de leur vie quotidienne.

Traditionnellement, les biologistes de terrain ont passé des mois, des années, voire des vies entières à parcourir la nature sauvage à la recherche d’espèces rares et énigmatiques, parfois en vain. Mais en identifiant l’eDNA collecté à partir d’un échantillon d’eau ou de sol, il est possible pour les scientifiques d’achever rapidement leurs quêtes en laboratoire.

Trouver une espèce en voie de disparition ou détecter l’arrivée précoce d’une espèce envahissante nuisible “peut être comme trouver une aiguille dans une botte de foin”, explique Kellie Carim, biologiste de recherche aquatique au National Genomics Center for Wildlife and Fish Conservation de l’US Forest Service’s Rocky Station de recherche de montagne à Missoula, Mont. “EDNA est l’outil qui nous permet de trouver cette aiguille.”

Lorsque Carim étudie un ruisseau du nord-ouest pour détecter la présence d’ombles à tête plate, une espèce en voie de disparition, ses outils sont une tasse en plastique munie d’un filtre à eau, attachée par un long tuyau fin à une pompe à piles. Pour chaque échantillon d’ADNe, elle pompe environ cinq litres d’eau à travers le filtre. Ensuite, elle retire le filtre de la tasse et le place dans un sac Ziplock pour conserver l’eDNA pour analyse en laboratoire.

Confirmer la présence d’ombles à tête plate dans le ruisseau repose sur la même technologie que les professionnels de la santé utilisent actuellement pour tester des échantillons d’écouvillons nasaux pour le coronavirus. Connue sous le nom de PCR quantitative (amplification en chaîne par polymérase), l’analyse utilise des marqueurs génétiques spécifiques qui se fixent à l’ADN cible lorsqu’il est présent.

Elle exécute un type d’analyse différent appelé métabarcodage ADN si elle veut étudier tous les animaux du flux. La méthode de métabarcodage interroge tout l’ADN de l’échantillon pour comparaison avec une base de données d’espèces connues. L’appariement des séquences d’ADN révèle l’identité de chaque créature présente, comme les bactéries microscopiques, les petits crustacés, les saumons et même les ours qui pêchent dans la rivière.

Récemment, le laboratoire de Carim a utilisé l’échantillonnage d’ADNe dans le but de détecter la présence de lynx roux, de lynx et de carcajous à partir de traces de neige trouvées sur des terres forestières. Au lieu de filtrer des échantillons d’eau, les chercheurs collectent des boules de neige à dégeler et à filtrer en laboratoire.

“Lorsque mes collègues ont parlé de leurs plans pour la première fois, je dois admettre que j’avais des doutes”, dit-elle. “Mais c’est incroyablement précis et efficace pour identifier ces animaux.”

Les gestionnaires de la faune trouvent que l’eDNA est un outil de plus en plus précieux pour surveiller les espèces envahissantes qui peuvent nuire aux habitats et à la faune indigène, y compris la carpe asiatique, les moules zébrées et Didymosphenia geminataune algue surnommée morve des rochers ou didymo, qui se propage entre les cours d’eau par les semelles des bottes et les carènes des bateaux.

« Didymo. . . peut être facilement négligé en général », déclare Aaron Henning, biologiste des pêches à la Susquehanna River Basin Commission à Harrisburg, Pennsylvanie. Mais même le soupçon d’une invasion de morve rocheuse est alarmant car “cela peut étouffer le lit d’un cours d’eau et tuer d’autres formes de vie aquatique”, explique Henning.

En 2016, une étude eDNA a révélé le début d’une invasion de morve rocheuse dans le système de la rivière Susquehanna. Cette alerte précoce a permis à l’agence d’installer des panneaux pour rappeler aux gens de nettoyer leurs bottes et leur équipement. Heureusement, l’épidémie a jusqu’à présent été contenue dans une seule zone.

La difficulté d’éliminer les espèces envahissantes est ce qui rend la détection précoce si importante, dit Henning, et l’eDNA est incroyablement utile pour échantillonner de vastes zones en peu de temps. Récemment, sa petite équipe de quatre biologistes a étudié 60 sites dans le bassin versant de Susquehanna à la recherche de poissons-serpents envahissants et de poissons-chats bleus.

“Nous avons fait l’enquête eDNA en deux jours”, dit-il. « Si nous le faisions traditionnellement [with electroshocking equipment and fishing nets]ça aurait pris deux mois. »

Récemment, les scientifiques ont été ravis lorsque l’analyse du métabarcodage eDNA a révélé des traces probables d’une grenouille brésilienne que l’on croyait éteinte depuis plus de 50 ans. La grenouille manquante, Megaelosia bocainensisa été vu pour la dernière fois dans le biome de la forêt atlantique du parc national de la Serra da Bocaina.

“Cette espèce n’était connue qu’à partir de quelques spécimens collectés en 1968”, explique Kelly Zamudio, écologiste de l’Université Cornell qui a collaboré à l’étude avec des biologistes au Brésil. “Nous n’en avions pas de séquence d’ADN – nous n’en avons toujours pas – parce que personne n’a prélevé d’échantillons de tissus à l’époque. Mais il existe d’autres espèces de Megaelosia, et nous avions des séquences pour toutes celles-ci dans notre vaste base de données. »

Lorsque les scientifiques ont prélevé des échantillons d’eau d’une cascade de montagne où Megaelosia bocainensis a été repéré pour la dernière fois, ils ont trouvé une séquence d’ADN inconnue qui correspondait au genre Megaelosia.

“Nous en déduisons qu’il doit s’agir de Megaelosia bocainensis car c’est la seule espèce de Megaelosia jamais trouvée là-bas”, a déclaré Zamudio. “C’est tout ce que vous pouvez obtenir si vous n’avez pas la séquence du vrai animal.”

La prochaine étape consistera à confirmer la découverte en attrapant un spécimen vivant. Des plans ont été faits pour retourner dans la zone avec des filets et des perches.

Des scientifiques travaillant à Hong Kong, une plaque tournante majeure du commerce illégal d’espèces sauvages, expérimentent maintenant l’utilisation de l’eDNA comme outil médico-légal pour enquêter sur les crimes contre les espèces sauvages. Des chercheurs du laboratoire de criminalistique de la conservation de l’Université de Hong Kong ont récemment mené une étude pilote sur les marchés de fruits de mer où des espèces de poissons protégées ont été vendues illégalement. Ils ont testé l’eDNA collecté dans les systèmes de drainage du marché et ont trouvé 144 créatures marines représentées, dont trois espèces protégées au niveau international : deux requins et un proche parent du requin, la guitare de mer à menton noir.

“D’après des recherches antérieures, nous savions que des espèces en voie de disparition étaient commercialisées en permanence sur les marchés”, explique le biologiste moléculaire Jonathan Richards, qui a travaillé sur l’étude en tant qu’assistant de recherche à l’Université de Hong Kong, collectant des échantillons de terrain et analysant l’ADNe.

Alors que les vendeurs du marché ont peut-être été réticents à parler aux scientifiques qui posaient des questions sur les poissons en voie de disparition, personne n’a prêté beaucoup d’attention aux scientifiques qui prélevaient des échantillons d’eau dans les égouts.

“C’était un travail crasseux”, dit Richards. “Les égouts sont pleins de sang, de tripes, de saleté et de déchets.”

Après avoir tamisé les grosses particules, ils ont filtré l’eau pour recueillir l’eDNA. L’analyse a pris environ un mois, explique Richards, c’est pourquoi la technique n’est pas encore prête pour une utilisation aux heures de grande écoute dans les enquêtes criminelles.

Avec beaucoup plus de recherches, cependant, les scientifiques disent que l’eDNA pourrait être un outil d’enquête prometteur pour les agents chargés de l’application des lois qui tentent d’identifier où les espèces protégées sont vendues.

“Trouver la cause probable – c’est là que je vois la plus grande valeur. Mais vous devez toujours aller chercher physiquement et trouver l’espèce pour arrêter un trafiquant présumé », explique Mary Burnham-Curtis, scientifique médico-légale principale et superviseure du laboratoire médico-légal du US Fish and Wildlife Service à Ashland, Ore.

À une époque où les espèces sauvages disparaissent de plus en plus à cause de la destruction de l’habitat, du changement climatique, du braconnage et d’autres menaces, les scientifiques affirment que l’eDNA pourrait détenir la clé pour trouver des animaux alors qu’il est encore temps de sauver les espèces et les habitudes.

Les humains déciment la faune et la pandémie est un signe, selon un rapport

Un clone de furet à pieds noirs donne de l’espoir à d’autres espèces menacées aux États-Unis

L’Amérique du Nord a perdu 3 milliards d’oiseaux en 50 ans

Leave a Comment