Source: The Conversation – in French – By Valérie S. Langlois, Professor/Professeure titulaire, Eau Terre Environnement Research Centre, Institut national de la recherche scientifique (INRS)
Un échantillon d’eau ou de terre prélevé dans la nature suffit désormais à révéler les traces génétiques laissées par les animaux et à dresser un portrait précis de la biodiversité d’un milieu.
Au Québec, comme ailleurs dans le monde, le déclin de la biodiversité s’accélère. On dénombre plus de 150 espèces animales en situation précaire sur le territoire québécois, principalement en raison des changements climatiques, de la perte de leur habitat, de la pollution et de l’introduction d’espèces exotiques envahissantes.
Or, en prélevant un verre d’eau dans un cours d’eau ou une poignée de terre dans une forêt, on peut aujourd’hui révéler le passage d’un poisson centenaire, d’une salamandre rare ou d’une musaraigne minuscule.
Cette approche repose sur l’ADN environnemental (ADNe), soit le matériel génétique laissé dans l’environnement par les organismes vivants, notamment dans leurs cellules mortes de la peau, leurs écailles, leurs poils ou leurs excréments. Pendant des décennies, les biologistes devaient voir, entendre ou capturer les animaux pour confirmer leur présence. L’ADNe transforme complètement cette approche en permettant de détecter des espèces sans avoir à les observer directement. Mes collègues et moi avons récemment publié un ouvrage de vulgarisation consacré à l’ADNe intitulé Décoder la nature aux Presses de l’Université du Québec.
L’ADNe est davantage utilisé pour inventorier la biodiversité plus rapidement et sans blesser les animaux. Chaque rivière et chaque poignée de sol devient ainsi une sorte d’archive biologique invisible.
Jusqu’à présent, cette approche permettait surtout de détecter la présence des espèces, sans toutefois fournir d’informations sur leurs activités quotidiennes. Nos recherches récentes sur l’ADNe montrent que ces verrous méthodologiques sont sur le point d’être levés, ce qui ouvrira la porte à des suivis de biodiversité beaucoup plus précis.
Suivre la reproduction de l’esturgeon jaune
L’esturgeon jaune est le plus grand poisson des lacs et rivières du Québec. Il peut vivre plus de 100 ans ! Bien que sa présence puisse être détectée grâce à l’ADNe retrouvé dans l’eau, le suivi de la santé de ses populations nécessite de savoir où et quand la reproduction a lieu. Cette information est particulièrement importante, car cette espèce, dont le statut est précaire au Québec, se reproduit seulement à l’âge de 25 ans. Or, les méthodes conventionnelles de suivi des frayères, comme la capture au filet maillant, peuvent être stressantes pour ces énormes poissons, en plus d’être coûteuses et difficiles à répéter fréquemment.
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L’ADN environnemental pour améliorer l’évaluation de la biodiversité des poissons
Une de nos études qui sera publiée dans Journal of Fish Biology, réalisée pendant trois années consécutives dans la frayère de la rivière Chaudière au Québec, a montré qu’au début du printemps, aucun ADNe d’esturgeon n’est détecté dans la rivière. Quand la température de l’eau atteint environ 12 °C, les concentrations d’ADNe augmentent de façon marquée puisqu’un grand nombre de poissons arrivent dans la rivière. Les concentrations d’ADNe atteignent un sommet pendant la plus forte présence d’individus dans la frayère et au moment du relâchement des gamètes, qui sont leurs cellules reproductrices.
Ces résultats montrent que l’ADNe est plus qu’un simple outil de détection : il permet de suivre un événement biologique clé, la reproduction des esturgeons, sans même avoir à capturer les poissons.
Des indices sur l’activité des salamandres de ruisseaux
Comme la plupart des amphibiens, les salamandres de ruisseaux sont souvent discrètes et difficiles à détecter, ce qui complique les inventaires sur le terrain. C’est pourquoi, au Québec, les méthodes basées sur l’ADNe sont déjà utilisées pour améliorer le suivi de plusieurs de ces espèces en situation précaire.
Notre étude réalisée dans trois ruisseaux en Estrie (Québec) a montré que l’ADNe n’est pas seulement un indicateur de la présence des salamandres de ruisseaux, mais aussi de leur abondance. Ces travaux introduisent également le concept de l’ARN environnemental (ARNe), une molécule plus fragile que l’ADNe qui reflète les fonctions biologiques actives des organismes vivants. Nos résultats montrent que l’ARNe permet de distinguer les salamandres métaboliquement actives de celles en hibernation, apportant une nuance importante à l’interprétation des traces génétiques dans l’environnement.
id=“740884” align=“centre” alt=“Une salamandre brune parsemée de mouchetures blanches sur ses flancs sur une roche” source=“(Scott Gillingwater/site du gouvernement du Québec)” caption=“Comme la plupart des amphibiens, les populations de salamandres sont difficiles à inventorier, mais l’ADNe offre une approche pour évaluer leur abondance. Salamandre sombre du Nord.” Nos observations montrent également que l’ARNe est transporté moins loin dans les ruisseaux et persiste moins longtemps dans l’environnement que l’ADNe. Ainsi, l’ARNe permettrait d’obtenir un signal plus localisé et plus récent. Ces résultats montrent que l’utilisation conjointe de l’ADNe et de l’ARNe pourrait fournir des informations sur l’abondance et l’activité des salamandres de ruisseaux, au-delà de leur simple détection. Déjà des milliers d’abonnés à l’infolettre de La Conversation. Et vous ? Abonnez-vous gratuitement à notre infolettre pour mieux comprendre les grands enjeux contemporains. L’utilisation de l’ADNe ne se limite pas aux milieux aquatiques. Le sol contient aussi des traces génétiques laissées par les animaux qui s’y déplacent, s’y nourrissent ou y creusent des abris. L’ADNe pourrait être particulièrement utile pour le suivi des micromammifères. Les micromammifères sont de très petits mammifères, généralement difficiles à observer, comme les souris, les campagnols, les musaraignes ou encore les taupes. Ils jouent un rôle essentiel dans les écosystèmes en étant les proies de plusieurs animaux et en participant à la dispersion des graines et à la régulation des populations d’insectes. Or, à l’heure actuelle, l’évaluation de l’état de leurs populations repose encore souvent sur l’utilisation de pièges létaux afin de confirmer leur présence, leur abondance ou leur état de santé. Le développement de méthodes non invasives et non létales, comme celles basées sur l’ADNe, représenterait donc une avancée importante pour concilier suivi de la biodiversité et bien-être animal. Une étude que nous venons de réaliser dans le parc national de la Jacques-Cartier (Québec) montre qu’il est possible de détecter, à partir d’échantillons de sol, les traces génétiques de la musaraigne cendrée et de la musaraigne fuligineuse. Le campagnol-lemming de Cooper, une espèce plus rare, n’a toutefois pas été détecté à l’aide de l’ADNe. Ces résultats constituent une première étape prometteuse vers le développement de méthodes de suivi non létales des micromammifères. Toutefois, ils mettent en évidence certains défis techniques, notamment la détection d’espèces rares ou présentes en très faible abondance dans les environnements terrestres.
Initialement considérés comme de simples indications de la présence d’espèces, l’ADNe et l’ARNe révèlent aujourd’hui un potentiel beaucoup plus vaste : suivre la reproduction d’un poisson de deux mètres de long, détecter des indices sur l’activité biologique de salamandres difficiles à trouver ou réaliser des inventaires non létaux de micromammifères. Ces applications ouvrent la porte à une nouvelle génération d’outils pour mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes et protéger la biodiversité québécoise. Comme toute innovation scientifique, ces méthodes comportent toutefois certaines limites. Les traces génétiques peuvent être transportées par le courant, dégradées par la chaleur ou les rayons UV, ou encore refléter le passage de l’animal plusieurs jours auparavant. Les scientifiques doivent donc améliorer certains aspects afin de renforcer l’interprétation des signaux biologiques détectés dans l’environnement. Malgré ces défis, l’ADNe et l’ARNe sont en train de transformer les suivis environnementaux. Ces outils permettent notamment aux gouvernements et aux organismes de conservation de suivre plus efficacement les espèces en péril, de mieux protéger les habitats sensibles et d’intervenir plus rapidement lors de déclins de populations ou de perturbations écologiques. À terme, ces approches pourraient révolutionner notre façon de faire le suivi des écosystèmes, un peu comme les analyses sanguines ont transformé la médecine humaine en permettant de détecter plus tôt les signes de maladies.
Des traces génétiques dans le sol
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Au-delà de la simple détection
Valérie S. Langlois a reçu des financements de Génome Canada, Génome Québec, du ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs du Québec, d’Hydro-Québec et du programme de Chaires de recherche du Canada de niveau 1 (CRC1) pour effectuer ces projets de recherche.
Hugo Asselin a reçu des financements de Génome Canada et Génome Québec en lien avec les recherches mentionnées.
Marie-Pier Brochu a reçu des financements du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
– ref. L’ADN environnemental pourrait aider à mieux protéger la biodiversité. Voici comment – https://theconversation.com/ladn-environnemental-pourrait-aider-a-mieux-proteger-la-biodiversite-voici-comment-282346