L’innovation au service du vivant
L’ADN environnemental : la première technologie déployée dans le cadre de Vigilife
Qu’est-ce que l’ADN environnemental ?
L’ADN est une molécule commune à tous les êtres vivants de la planète : animaux, végétaux, bactéries, etc. Une molécule universelle, mais qui contient pourtant une information génétique spécifique à chaque individu. L’ADN se retrouve ainsi dans toutes les cellules des organismes vivants, mais chacun d’entre eux en laisse également des traces dans son environnement, par l’intermédiaire de la salive, des gamètes, de l’urine, des excréments, etc. Ces fragments d’ADN retrouvés dans la nature sont ainsi appelés « ADN environnemental » ou ADNe. Ils sont décelables dans l’eau pendant quelques jours après le passage de leurs propriétaires, et jusqu’à plusieurs milliers d’années dans le sol.
La police scientifique de l’environnement
Comme les empreintes digitales que nous laissons partout où nous allons — et que la police scientifique sait parfaitement décrypter — les fragments d’ADNe permettent désormais d’en apprendre beaucoup sur ceux qui ont laissé ces traces invisibles. Chaque espèce possède, en effet, des séquences d’ADN qui lui sont propres, comme un « code-barre » génétique. Pour mener à bien l’enquête, il faut tout d’abord collecter un échantillon — quelques grammes de terre ou plusieurs litres d’eau — puis en extraire l’ADN, l’amplifier et enfin le séquencer. Les séquences d’ADN obtenues sont ensuite comparées à une base de données génétiques de référence, grâce à des outils bioinformatiques, afin d’identifier les espèces qui étaient présentes dans le milieu étudié.
Cette série de tâches complexes exige minutie et savoir-faire pour espérer détecter la présence des espèces les plus rares sur un site et éviter les mauvaises interprétations. Mais bien maitrisées, ces nouvelles technologies ouvrent d’immenses possibilités.
Au début des années 2000, il a ainsi été possible de reconstituer des écosystèmes vieux de plusieurs dizaines de milliers d’années en étudiant les traces d’ADN présentes dans le permafrost sibérien. Cette méthode a par la suite été utilisée pour étudier le régime alimentaire d’espèces menacées grâce à l’analyse du matériel génétique contenu dans leurs déjections. Aujourd’hui, l’ADNe dévoile tout son potentiel pour la réalisation de vastes inventaires de biodiversité dans tous les milieux aquatiques ou terrestres.
Vers un changement de paradigme ?
Pour dresser une liste des espèces vivant sur un territoire donné, il fallait bien souvent mobiliser de nombreux spécialistes des différents groupes taxonomiques étudiés : poissons, amphibiens, mammifères… Désormais, sous réserve que le « code-barre » génétique de chaque espèce soit connu — ce qui requiert l’important savoir-faire des taxonomistes — il devient possible de réaliser un recensement de l’ensemble de la biodiversité d’un écosystème à partir d’un seul et même échantillon.
« Une technique rapide, très performante, souvent moins onéreuse et surtout, sans impact sur l’écosystème étudié. »
Un prélèvement de quelques litres d’eau dans une rivière, par exemple, suffit pour répertorier les espèces de poissons qui s’y trouvent, mais également les amphibiens, les reptiles, les mammifères ou les oiseaux côtoyant ses berges, et même les bactéries ou les virus invisibles à l’œil nu qui s’y développent. Une technique rapide, très performante, souvent moins onéreuse que les méthodes traditionnelles, et surtout, sans impact sur l’écosystème étudié. Néanmoins, pour répondre à certaines questions écologiques (taille de la population, sexe, stade de développement, etc.), l’utilisation des méthodes traditionnelles d’inventaire reste indispensable.
Les plus hauts standards qualité
L’objectif de Vigilife est de standardiser les technologies les plus performantes pour le suivi de la biodiversité aquatique et terrestre, qu’elles soient issues de laboratoires publics de recherche ou d’acteurs privés internationaux. Les technologies ADNe déployées dans le cadre de Vigilife ont été validées par un grand nombre de publications scientifiques et testées dans le cadre de nombreux projets et expéditions scientifiques, afin de démontrer leurs performances dans des écosystèmes variés à l’échelle mondiale.
pour valider les technologies ADNe Vigilife
les méthodes les plus performantes dans le domaine
La biodiversité mondiale en Open Data
Grâce à la plateforme Vigilife Maps, les données issues d’expertises ADNe seront rapidement consultables, et de façon gratuite, par les gestionnaires de l’environnement, les chercheurs, les décideurs politiques, etc. Il sera ainsi possible de suivre l’évolution de la répartition et de l’abondance d’une espèce, d’être informé de l’apparition d’une espèce invasive, ou d’étudier l’évolution de la biodiversité sur un même site au cours du temps, grâce notamment à des indicateurs synthétiques et validés scientifiquement. Ces données ADNe standardisées alimenteront également les banques de données nationales et internationales sur la biodiversité (GBIF, etc.)
Vigilife développe un réseau mondial de surveillance du vivant qui alimentera les banques de données nationales et internationales sur la biodiversité.
Le grand public pourra quant à lui s’informer et prendre conscience de l’état de santé des écosystèmes qui l’entourent, tout en mesurant l’impact des actions de conservation ou de restauration entreprises par les partenaires de Vigilife.
La plateforme Vigilife Maps, qui est le fruit d’une concertation initiée en 2018 entre acteurs de la recherche, de la conservation et du monde économique, sera dévoilée prochainement.
Des technologies rapidement déployables à grande échelle
Un des principes opérationnels de Vigilife est de consolider les bases de données locales, nationales et internationales existantes aujourd’hui grâce aux résultats des analyses ADNe réalisées dans les territoires. Afin de démultiplier et de sécuriser l’acquisition et l’analyse des données issues des sites d’étude, les moyens d’expertise sont progressivement délocalisés auprès des partenaires de Vigilife et situés au plus près des territoires. Ainsi, chaque partenaire sera en mesure de traiter ses échantillons et chaque pays pourra rester souverain sur ses ressources génétiques. Pour cela, des solutions technologiques innovantes sont proposées aux membres de l’alliance Vigilife afin de leur permettre de réaliser l’échantillonnage et l’analyse d’ADNe de manière standardisée. Ces solutions intègrent les plus hauts standards de qualité, de sécurité et de performance dans le domaine des expertises génétiques.
Des laboratoires d’analyse « plug and play »
Ces laboratoires mobiles ont été conçus spécifiquement pour la réalisation d’extractions d’ADNe. Ils permettent de garantir la qualité des analyses et d’éviter tout risque de contamination du manipulateur ou de l’environnement par des pathogènes potentiellement présents dans les échantillons traités.
Des méthodes d’échantillonnage optimisées
Les méthodes d’échantillonnage Vigilife ont été développées pour optimiser la détection de l’ensemble des espèces présentes sur un site, notamment les plus rares et difficilement détectables. Dans les rivières, par exemple, elles sont basées sur la filtration de grands volumes d’eau (2 x 30 litres), avec une intégration spatiale et temporelle de l’ADNe.
Le développement des premières technologies ADNe utilisées dans le cadre de Vigilife (méthodes d’analyses standardisées, laboratoire mobile et plateforme Vigilife Maps) a été financé par SPYGEN, avec le soutien de l’État français (OFB / ADEME – Programme d’Investissements d’Avenir (PIA Alive 2018 / 2021) / DG Trésor – FASEP), et en collaboration avec de nombreux partenaires publics et privés internationaux.
Nos principales publications scientifiques sur l’ADN environnemental
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