L’ADN environnemental pour détecter les animaux

Un échantillon d’eau, une poignée de terre ou une masse d’air suffiront bientôt pour déterminer quels animaux vivent dans un écosystème. Une méthode rapide, fiable et non invasive qui aidera notamment à protéger les espèces rares. 

CasarsaGuru / Getty Images

Dirigé par un groupe de chercheurs canadiens, le projet iTrackDNA vise à développer des protocoles pour détecter dans l’environnement l’ADN de 100 espèces animales d’intérêt, par exemple parce qu’elles sont menacées ou envahissantes. Une avancée qui assurera un meilleur suivi de la biodiversité au pays et qui aura d’importantes retombées économiques. 

Le projet repose sur l’idée que tous les animaux répandent leur ADN dans leur milieu environnant, notamment par la perte de cellules de peau, de poils, de plumes ou par différentes sécrétions. C’est ce qu’on appelle l’ADN environnemental, ou ADNe. Une grande proportion du matériel génétique est commune à tous les animaux, mais certaines sections sont uniques à chaque espèce, ce qui permet de les différencier. 

Ainsi, un échantillon d’eau récolté dans un lac, par exemple, contient de nombreuses molécules d’ADN en suspension, qui représentent techniquement l’ensemble des espèces qui y vivent. L’analyse de l’ADN environnemental permet donc aux scientifiques de vérifier la présence ou l’absence de certains animaux, sans même les voir !

Des normes pancanadiennes

Dans les dernières années, l’utilisation de l’ADN environnemental pour gérer les espèces menacées ou envahissantes a fait ses preuves, et la technique s’est bien implantée dans le milieu de la recherche universitaire. « Présentement, l’ADN environnemental devient extrêmement prisé, peu importe les secteurs d’activité économique. Tout le monde peut en tirer profit », estime Valérie Langlois, co-instigatrice du projet. 

Par exemple, l’ADN environnemental peut servir à détecter de manière précoce des espèces invasives ou ravageuses, limitant donc les coûts associés à la gestion de l’envahissement. Les espèces rares seraient aussi beaucoup plus faciles à détecter, permettant de mieux les protéger. Toutefois, cet intérêt grandissant est freiné par un manque d’uniformité, ce qui expliquerait que les instances gouvernementales tardent à adopter cette technologie. « Plusieurs labos s’y prennent de façons différentes dans leurs analyses, ce qui peut influencer leurs estimations », explique la chercheuse en écotoxicogénomique à l’INRS. 

En collaboration avec l’Association canadienne de normalisation, l’équipe du projet iTrackDNA souhaite développer un protocole standardisé pour la collecte et l’analyse de l’ADN environnemental. Pour une étude d’impact, par exemple, les gouvernements pourront exiger des entreprises qu’elles utilisent ce protocole, pour que leurs résultats soient plus fiables.  « Il n’existe présentement aucun protocole standardisé dans le monde. Le Canada est donc le leader ! » se réjouit Valérie Langlois.

Un autre pan du projet, dirigé par le chercheur Jérôme Dupras, s’intéresse plutôt aux aspects sociaux et légaux : « Qu’est-ce qui manque dans l’outil pour que les gouvernements l’utilisent ? » En répondant à cette question et en collaborant avec divers ministères, l’équipe espère ainsi que l’ADN environnemental pourra être intégré dans différents éléments de réglementation. 

Collaborer avec les Premières Nations

Parmi les nombreux partenaires se trouvent quatre communautés autochtones, du Québec et de la Colombie-Britannique. Elles ont pu s’impliquer dès le départ dans la conception du projet. « Puisqu’elle n’est pas invasive, la technique de l’ADN environnemental diminue beaucoup la perturbation des animaux, ce qui fonctionne bien avec leurs valeurs. On n’a pas besoin de trapper ou de chasser les animaux juste pour les compter », explique Valérie Langlois. En effet, traditionnellement, les biologistes devaient souvent recourir à la capture pour réaliser des inventaires fauniques. Cette pratique peut avoir des impacts négatifs sur l’écosystème, par exemple si des espèces menacées sont attrapées.

Parmi les cent espèces animales au cœur du projet, quarante seront choisies par ces communautés autochtones. « C’est un projet construit sur mesure, par et pour les partenaires », poursuit-elle. Ainsi, les espèces sélectionnées pourraient l’être pour des raisons écologiques, économiques ou culturelles, entre autres. Par exemple, le ministère des Ressources naturelles du Canada s’intéresse aux nématodes, des vers microscopiques, qui s’attaquent aux pins et complexifient l’exportation de cette essence de bois. L’utilisation de l’ADN environnemental pour détecter les nématodes soulève un défi supplémentaire : cette technologie détecte autant les parasites vivants que ceux qui sont morts, ces derniers n’étant pas problématiques pour l’exportation. Pour pallier ce problème, l’équipe du projet iTrackDNA développera aussi des trousses pour détecter l’ARN environnemental, une version plus instable de l’ADN, qui est donc uniquement intacte lorsque les animaux sont vivants. 

Science ouverte et citoyenne

Pour détecter une espèce grâce à la méthode de l’ADN environnemental, les scientifiques doivent connaître son génome, c’est-à-dire l’ensemble de son matériel génétique. Plus précisément, c’est un gène de la mitochondrie, une des composantes de la cellule qui contient de l’ADN, qui est utilisé. Variable d’une espèce à l’autre, ce gène peut être vu comme un « code-barres » du vivant. Présentement, le génome de plusieurs animaux est encore inconnu, ce qui constitue une autre barrière à l’utilisation de l’ADN environnemental. « Nous allons donc séquencer le génome de la mitochondrie de toutes les espèces choisies par les partenaires pour lesquelles cette séquence n’est pas déjà disponible », précise Valérie Langlois.

Ces séquences seront ensuite déposées dans une banque de données accessible à tous, sous le principe de la science ouverte, tout comme les protocoles d’ailleurs. Donc, ils pourront être réutilisés par la suite tant par des scientifiques, des gouvernements, des entreprises privées, des organismes à but non lucratif que des citoyens. « L’objectif est de maximiser l’impact sur la société et l’économie », soutient Valérie Langlois. 

Il y a de l’ADN dans l’air !

Peut-on détecter l’ADN d’animaux terrestres dans l’air ? C’est la question que deux équipes de recherche se sont posée cette année, lorsqu’elles ont réalisé qu’aucune étude n’avait été publiée sur le sujet. L’ADN environnemental aérien avait uniquement été utilisé pour détecter des bactéries, des champignons et des végétaux. 

Les deux équipes, indépendantes l’une de l’autre, ont démontré que des échantillons d’air permettent de détecter les animaux à proximité. Dans l’une des études, les chercheurs ont filtré l’air à plusieurs endroits au zoo de Copenhague. En analysant les séquences d’ADN recueillies, ils ont détecté la majorité des espèces de mammifères et d’oiseaux présentes au zoo !

L’ADN environnemental aérien permettrait donc de détecter les espèces animales qui ne vivent pas à proximité d’un milieu aquatique. De plus, des habitats difficiles d’accès, comme des cavernes, pourraient être étudiés en y recueillant de l’air à l’aide d’une pompe. 

Le potentiel de l’ADN environnemental comme méthode de suivi de la biodiversité se multiplie !

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