Les informations génétiques révèlent la composition de la faune aquatique : 1 072 espèces dans un seau d'eau
Comment mener à bien une analyse pragmatique, exhaustive et à la fois peu coûteuse de la biodiversité aquatique
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Des traces d'ADN présentes dans deux litres d'eau suffisent-elles pour suivre l'évolution de la biodiversité d'une rivière sur une année ? Une étude menée par l'université de Duisburg-Essen sur la Lippe montre comment il est possible de réaliser une analyse pragmatique, exhaustive et peu coûteuse de la biodiversité aquatique. Les résultats viennent d'être publiés dans la revue spécialisée Ecological Indicators.
Till-Hendrik Macher et Robin Schütz, alors tous deux doctorants en biologie à l’université de Duisburg-Essen, se sont rendus toutes les deux semaines pendant un an à l’embouchure renaturée de la Lippe, près de Wesel, où ils ont filtré deux échantillons d’eau à chaque fois – soit 26 visites et 52 échantillons. Ils y ont identifié au total 1 072 espèces : 40 espèces de poissons et de lamproies, 41 espèces d’oiseaux et 26 espèces de mammifères, 425 invertébrés aquatiques et 350 invertébrés terrestres, ainsi que 190 espèces de diatomées. À titre de comparaison : pour ce même site, la base de données mondiale sur la biodiversité GBIF recense au total 1 029 espèces, répertoriées au cours de plus de 130 ans.
Avec la méthode classique, les organismes sont identifiés un par un à l’aide d’une épuisette, de pincettes, d’une loupe et d’un microscope. Le métabarcoding de l’ADN permet en revanche d’identifier les espèces grâce à leur information génétique, détectable dans les échantillons.
« Avec deux litres d’eau par prélèvement, nous avons détecté 1 072 espèces couvrant tout l’arbre de vie – des diatomées aux éphémères en passant par le castor », explique Till-Hendrik Macher, premier auteur de l’étude, qui mène désormais des recherches à l’université de Trèves. « Et nous avons pu démontrer que nos données reflètent bel et bien la biologie de la Lippe et ne correspondent pas simplement à de l’ADN emporté par hasard dans le cours d’eau », ajoute Robin Schütz, désormais chercheur à l’Office fédéral allemand pour la protection de la nature. « En effet, les espèces qui fraient en hiver, comme la lotte et le brochet par exemple, ont atteint leurs pics d’ADN en hiver, tandis que l’oie cendrée les a atteints précisément pendant sa période d’hivernage. »
Cette approche présente également un intérêt économique, car la demande pour ce type de données ne cesse de croître : tant le Cadre mondial pour la biodiversité de Kunming-Montréal (GBF) que les obligations de reporting nationales et européennes exigent une densité de données spatiale et temporelle difficilement réalisable avec les méthodes classiques.
Efficace et économique
Avec la méthode de Macher et Schütz, l’analyse des 52 échantillons a coûté environ 12 000 euros ; un relevé classique comparable portant sur les mêmes groupes d’organismes sur une année coûterait environ 70 000 euros, soit près de six fois plus. Dans le cadre de la directive-cadre européenne sur l’eau, 1,71 des quatre éléments de qualité biologique (poissons, invertébrés, microalgues, plantes aquatiques) est actuellement étudié en moyenne par cours d’eau ; très peu de cours d’eau font l’objet d’une analyse des quatre éléments. Une combinaison d’un relevé classique et de trois relevés basés sur l’ADN environnemental permettrait d’étudier les quatre composantes – pour environ 115 % du budget actuel.
« Ce calcul montre le potentiel que recèle la combinaison de ces méthodes », explique Florian Leese, directeur du groupe de recherche sur les écosystèmes aquatiques à l’UDE. « En effet, l’ADN environnemental ne fournit pas de données sur la biomasse ni sur le nombre d’individus ; nous avons donc toujours besoin d’autres méthodes pour obtenir une image complète. »
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