Une ménagerie sur une feuille

Bdes papillons se sont posés sur Christina Lynggaardla peau de, léchant sa sueur pendant qu’elle, Jan Gogarten, et une petite équipe de chercheurs a tamponné les feuilles au plus profond de la forêt tropicale du parc national de Kibale en Ouganda. Le travail était un projet parallèle imprévu. Gogarten, un écologiste moléculaire à l’Université de Greifswald, avait espéré rechercher des agents pathogènes chez les singes colobes rouges, mais il n’a pas reçu l’autorisation de darder les animaux à temps. Entouré de dizaines de cotons-tiges stériles, de tampons, de masques et de gants inutilisés, il réfléchit aux recherches menées par son collègue Lynggaard, aujourd’hui écologiste moléculaire à l’Université de Copenhague.

Lynggaard étudie l’ADN environnemental aéroporté (ADNe), mais ses expériences nécessitent généralement de traîner des batteries de motos, qu’elle utilise pour alimenter des équipements de filtrage, au plus profond de la forêt tropicale et de les recharger chaque nuit au camp. Gogarten s’est demandé si l’ADNe flottant dans l’air pourrait également se déposer sur les feuilles qui seraient collectées par des chercheurs de passage avec de simples restes de fournitures de laboratoire.

Il s’est avéré que l’utilisation de cotons-tiges et d’un tampon à température ambiante fonctionne. Dans un article publié dans Biologie actuelleLynggaard, Gogarten et leur équipe ont découvert de l’ADN animal provenant d’une pléthore de genres et d’espèces de vertébrés sur des feuilles basses de la forêt tropicale.¹

« Être capable de simplement marcher à travers la forêt, de prélever quelques échantillons de feuilles et de découvrir ce qui s’y trouve est extrêmement important en termes de notre capacité à documenter où se trouvent les espèces et comment la biodiversité évolue », a déclaré un écologiste de l’Université Rutgers. Julie Lockwood, qui n’a pas participé à l’étude. « La facilité avec laquelle vous pouvez collecter autant d’informations sur cette gamme d’espèces est un énorme pas en avant. »

Les scientifiques collectent depuis plusieurs années des échantillons d’eau pour étudier l’ADN excrété par les créatures aquatiques. Cependant, la surveillance des espèces terrestres fait généralement appel à des méthodes plus anciennes, comme l’observation humaine ou les pièges photographiques, qui demandent beaucoup de travail et de temps. De plus, en utilisant ces techniques, les scientifiques ne peuvent souvent pas identifier tous les animaux d’un habitat parce qu’ils sont cachés, camouflés, nocturnes ou dans un paysage difficile qui empêche un accès facile. Récemment, les scientifiques ont commencé échantillonnage d’ADNe en suspension dans l’airqui est plus facile à collecter, mais les filtres de collecte nécessitent de l’électricité pour aspirer l’air, et la collecte de données peut prendre des heures.² Seules quelques études ont analysé l’ADNe sur surfaces terrestrescomme l’écorce ou les fleurs, et ils ne s’intéressent généralement qu’à une seule espèce de vertébré à la fois ou couvrent de vastes étendues de plante.³

Ainsi, pour cette étude, Lynggard, Gogarten et leur équipe ont parcouru trois endroits différents dans la forêt tropicale accompagnés de l’assistant de terrain local Richard Kaseregenyi. Ils se sont parés de masques et de gants désinfectés et ont glissé pendant trois minutes des feuilles choisies au hasard. Après avoir répété cela huit fois dans chacun des trois endroits différents (24 écouvillons au total), l’équipe a placé chaque écouvillon dans un minuscule tube de tampon à bouchon vissé, où il est resté à température ambiante jusqu’à ce que Lynggaard revienne à son laboratoire de Copenhague. Là, elle a extrait l’ADN et utilisé le métabarcoding, ce qui lui a permis d’amplifier une petite région d’ADN de vertébré ou de mammifère, au lieu de l’ADN de plante, d’insecte, de champignon ou de tout autre ADN qui pourrait également se trouver sur la feuille. Plus précisément, elle a ciblé un segment du gène 16S mitochondrial des mammifères, ainsi qu’une région du gène 12S des vertébrés, tous deux des codes-barres fréquemment utilisés. Elle a amplifié ces segments par PCR. Après avoir séquencé les échantillons, Lynggaard a comparé les séquences génétiques de l’ADNe à une vaste bibliothèque de codes-barres d’ADN animal connus.

L’équipe a trouvé l’ADN de 52 genres de vertébrés, dont un amphibien, un poisson à nageoires rayonnées, 26 genres d’oiseaux répartis sur 10 ordres, 24 genres de mammifères répartis sur cinq ordres, ce qui représente une moyenne de 7,6 genres par écouvillon. Lynggaard a réussi à relier 30 des 52 genres détectés à une espèce particulière, y compris des mammifères terrestres et arboricoles, grands (comme l’éléphant d’Afrique) et petits (la souris des bois Stella, qui ne pèse que 19 g). Les espèces d’oiseaux comprenaient le minuscule sunbird variable de 6,6 g et la grande grue couronnée grise.

« Quand j’ai obtenu les données de séquence et que j’ai pu identifier ces séquences, j’ai été époustouflé par la diversité des animaux et la quantité d’animaux détectés dans chacun de ces écouvillons », a déclaré Lynggaard. « Nous ne pouvions pas y croire. C’était bien mieux que ce à quoi nous nous attendions.

Lynggaard veut maintenant savoir exactement combien de temps l’ADNe reste sur les feuilles et s’il adhère plus facilement à certains types qu’à d’autres, ou s’il adhère mieux dans certains climats et conditions. « Pour l’instant, nous ne savons pas quel âge a cet ADN », a-t-elle déclaré. « Avons-nous détecté des animaux qui viennent de passer et ont laissé leur ADN il y a quelques heures, ou s’agit-il de l’ADN d’un animal qui se trouvait dans la région il y a des semaines ? Nous ne savons pas.

Lockwood a déclaré que la technique nécessite une validation plus approfondie avant d’être utilisée à grande échelle. Ils doivent montrer que cela fonctionne dans tous les contextes ainsi que dans les méthodes traditionnelles comme le piégeage photographique. Toutefois, cela prendra un certain temps. Pourtant, a-t-elle déclaré, « ils ont le potentiel de révolutionner la façon dont nous surveillons la biodiversité. Espérons que cela motive certains investissements de la part des bailleurs de fonds pour effectuer le travail plus difficile de validation.

« C’était une pure joie de travailler sur ce projet », a déclaré Lynggaard. « Nous voyons un grand avenir avec cela, qui pourrait être utilisé pour des projets de science citoyenne où vous pouvez donner un coton-tige aux gens et leur permettre de nettoyer la zone où ils vivent. »

Les références

1. Lynggaard C, et al. ADN environnemental de vertébrés provenant d’écouvillons de feuilles. Curr Biol. 2023;33(16):R853-4.
2. Lynggaard C, et al. L’ADN environnemental aéroporté capture la diversité des vertébrés terrestres dans la nature. Mol Ecol Ressource. 2023.
3. Allen MC, et coll. Échantillonnage de l’ADN environnemental des arbres et du sol pour détecter des mammifères arboricoles cryptiques. Représentant scientifique. 2023(13):180.