Deux groupes de recherche indépendants détectent la présence d’animaux en collectant de l’ADN dans l’air. ADN dans l’air.
Deux nouvelles études publiées aujourd’hui (6 janvier 2022) dans la revue Current Biology montrent que l’ADN environnemental (ADNe) recueilli dans l’air peut être utilisé pour détecter un large éventail d’espèces animales et offre une nouvelle approche non invasive pour surveiller la biodiversité.
Les conclusions ont été faites par deux groupes indépendants de chercheurs, l’un basé au Danemark, l’autre au Royaume-Uni et au Canada. Les deux groupes de recherche ont cherché à déterminer si l’ADN électronique aéroporté pouvait être utilisé pour détecter des espèces animales terrestres. Pour ce faire, les équipes de recherche ont prélevé des échantillons d’air dans deux zoos européens, le Hamerton Zoo Park, au Royaume-Uni, et le Copenhagen Zoo, au Danemark.
L’étude britannique a été dirigée par le professeur adjoint Elizabeth Clare de l’Université de York (Canada), puis maître de conférences à l’Université Queen Mary de Londres, tandis que l’étude danoise a été dirigée par le professeur associé Kristine Bohmann du Globe Institute de l’Université de Copenhague.
Chaque équipe a utilisé une méthode différente pour filtrer l’ADN électronique en suspension dans l’air, mais toutes deux ont réussi à détecter la présence de nombreuses espèces animales à l’intérieur et au-delà des limites des deux zoos.
L’équipe de Bohmann a prélevé des échantillons d’air à l’aide de trois dispositifs différents : un aspirateur commercial à base d’eau et deux ventilateurs avec filtres – le plus petit de ces deux appareils avait la taille d’une balle de golf. Ils ont prélevé des échantillons d’air à trois endroits : l’écurie des okapis, la maison de la forêt tropicale et à l’extérieur, entre les enclos extérieurs.
L’équipe de Clare a utilisé des filtres sensibles fixés à des pompes à vide pour collecter plus de 70 échantillons d’air à différents endroits du zoo, à la fois à l’intérieur des zones de sommeil des animaux et à l’extérieur dans l’environnement général du zoo.
Les résultats des deux études ont dépassé leurs attentes.
“Lorsque nous avons analysé les échantillons collectés, nous avons pu identifier l’ADN de 25 espèces d’animaux différentes, comme des tigres, des lémuriens et des dingos, dont 17 étaient des espèces connues du zoo. Nous avons même pu recueillir l’ADN électronique d’animaux situés à des centaines de mètres de l’endroit où nous effectuions nos tests sans que la concentration ne baisse de manière significative, et même à l’extérieur de bâtiments scellés. Les animaux étaient à l’intérieur, mais leur ADN s’échappait”, explique Clare.
“Nous avons été stupéfaits lorsque nous avons vu les résultats”, dit Bohmann. “Sur seulement 40 échantillons, nous avons détecté 49 espèces de mammifères, d’oiseaux, d’amphibiens, de reptiles et de poissons. Dans la maison de la forêt tropicale, nous avons même détecté les guppys de l’étang, le paresseux à deux doigts et le boa. En échantillonnant l’air dans un seul site extérieur, nous avons détecté de nombreux animaux ayant accès à un enclos extérieur dans cette partie du zoo, par exemple le kéa, l’autruche et le rhinocéros.”
Beaucoup des espèces détectées étaient conservées dans les zoos, mais de façon remarquable, les deux équipes ont également détecté des espèces provenant des zones environnantes du zoo. Le hérisson eurasien, en voie de disparition au Royaume-Uni, a été détecté à l’extérieur du zoo de Hamerton, au Royaume-Uni, tandis que le campagnol aquatique et l’écureuil roux ont été détectés autour du zoo de Copenhague. Les deux équipes ont également détecté la présence d’aliments destinés aux animaux des zoos, tels que le poulet, la vache, le cheval et le poisson. Le large éventail d’espèces détectées montre que l’ADN électronique aéroporté pourrait être utilisé pour détecter et surveiller les espèces animales terrestres dans la nature. Cela permettrait de soutenir les efforts de conservation au niveau mondial.
“La nature non invasive de cette approche la rend particulièrement précieuse pour l’observation des espèces vulnérables ou menacées, ainsi que pour celles qui se trouvent dans des environnements difficiles à atteindre, comme les grottes et les terriers. Il n’est pas nécessaire qu’elles soient visibles pour que nous sachions qu’elles sont dans la zone si nous pouvons capter des traces de leur ADN, littéralement à partir de rien”, explique Clare. “L’échantillonnage de l’air pourrait révolutionner la biosurveillance terrestre et offrir de nouvelles possibilités de suivre la composition des communautés animales ainsi que de détecter l’invasion d’espèces non indigènes.”
Le professeur associé Kristine Bohmann de l’Université de Copenhague collecte des échantillons d’air. Crédit : Christian Bendix
Les organismes vivants rejettent de l’ADN dans leur milieu environnant lorsqu’ils interagissent avec celui-ci. Ces dernières années, l’ADN électronique est devenu un outil important pour la détection des espèces dans un large éventail d’habitats. Par exemple, l’analyse de l’ADN électronique d’échantillons d’eau est couramment utilisée pour cartographier les espèces dans les environnements aquatiques. Cependant, alors que l’air entoure tout ce qui se trouve sur terre, ce n’est que maintenant que l’ADN électronique aéroporté a été exploré pour la surveillance des animaux.
Un siteL’une des principales choses à faire lors de la démonstration d’un nouveau type d’échantillon d’ADN électronique est de s’assurer que les résultats sont fiables, car les analyses d’ADN électronique sont très sensibles et sujettes à la contamination.
“L’air est un substrat difficile à travailler car il entoure tout, ce qui signifie que le risque de contamination est élevé. Nous voulions nous assurer que les espèces détectées provenaient bien du zoo et non par exemple du laboratoire. Pour nous assurer qu’il n’y avait pas d’ADN contaminant flottant dans l’air du laboratoire, nous avons prélevé un échantillon d’air à l’intérieur du laboratoire et l’avons également séquencé”, explique le Dr Christina Lynggaard, qui fait partie de l’équipe danoise.
Pour ces premières études, il est essentiel de pouvoir reproduire les travaux. Les équipes n’avaient aucune connaissance du travail de l’autre jusqu’à ce que les études soient terminées, mais elles ont été enthousiasmées par la nature parallèle des expériences. Clare et Bohmann s’accordent à dire que le fait que deux équipes de recherche démontrent indépendamment que l’ADN électronique aéroporté peut être utilisé pour surveiller une série d’espèces animales renforce considérablement la force de leur travail et montre clairement le potentiel de la technique.
“Nous ne pensions pas que l’aspiration de l’ADN animal dans l’air fonctionnerait”, ajoute Bohmann. “Il s’agissait d’une science à haut risque et à haute récompense, susceptible de repousser les limites de la biosurveillance des vertébrés. Il est clair que le ciel n’est pas la limite.”
L’utilisation de l’échantillonnage aéroporté de l’ADN électronique dans les environnements naturels devra faire l’objet de recherches supplémentaires pour libérer tout son potentiel, mais les deux équipes de recherche pensent qu’elle pourrait transformer la façon dont les chercheurs étudient et surveillent la biodiversité animale.
Références :
“Measuring biodiversity from DNA in the air AND Airborne environmental DNA for terrestrial vertebrate community monitoring” par Elizabeth L. Clare, Chloe K. Economou, Frances J. Bennett, Caitlin E. Dyer, Katherine Adams, Benjamin McRobie, Rosie Drinkwater et Joanne E. Littlefair, 6 janvier 2022, Biologie actuelle.
DOI : 10.1016/j.cub.2021.11.064
“Airborne environmental DNA for terrestrial vertebrate community monitoring” par Christina Lynggaard, Mads Frost Bertelsen, Casper V. Jensen, Matthew S. Johnson, Tobias Guldberg Frøslev, Morten Tange Olsen et Kristine Bohmann, 6 janvier 2022, Biologie actuelle.
DOI : 10.1016/j.cub.2021.12.014
