Pas de jument dans la neige
Crédit : Alex Brollo via Wikipedia
La rubrique Parlons Sciences inaugure un cycle d'articles sur l'ADN.
Retrouvez aussi l'article de Clio Der Sarkissian : "Paléogénomique : de l’ADN dans nos musées"
La photographie est trompeuse, et la trace, pas celle qu’on croit. Car la trace que l’on cherche n’est pas visible à l’œil nu. Un microscope même ne suffirait pas à la voir. Il s’agit d’ADN, cette molécule que recèle chacune de nos cellules sous la forme de plusieurs dizaines de chromosomes, qui porte notre information génétique et qui pèse chez l’homme quelques milliardièmes de milligrammes. A peine une poignée de cellules se glissent sous chacun des pas de l’animal, une quantité dérisoire. Et pourtant, avec les bons outils, il est possible de récupérer ces traces moléculaires, de les manipuler et les amplifier au laboratoire jusqu’à pouvoir en déchiffrer le message génétique et ainsi identifier avec certitude l’espèce qui foula la neige. La technique employée, dite du code barre moléculaire, est en vogue depuis une bonne quinzaine d’années maintenant : il s’agit d’amplifier une portion de l’ADN connue pour varier d’une espèce à l’autre, pour reconnaitre après séquençage, la série caractéristique de A, C, G et T qui correspond à l’espèce étudiée. Et voici que se révèle à nous le passage d’un lynx du Canada (t), d’habitude si difficile à pister1 .
Une trace infinitésimale du passé...
Intéressant, mais à y réfléchir un trappeur aguerri n’aurait-il pas reconnu en un clin d’œil l’auteur des pas laissés quelques heures plus tôt dans la neige fraiche ? A quoi bon donc cette débauche technologique ?
Tout simplement parce que les animaux ne laissent pas toujours d’empreintes sur leur passage, ni même de traces facilement repérables. Certains même déjouent la surveillance des pièges photographiques implantés sur leur territoire et échappent à la vigilance des écologues pourtant censés les observer. Dans ce cas, difficile d’obtenir un recensement précis des aires de distributions des espèces qui nous entourent. Sans parler des animaux aquatiques que nous ne pouvons généralement observer qu’au prix d’efforts importants. S’il s’avérait que l’ADN était moins discret que ses porteurs mais qu’il trahissait aussi leur passage, alors récupérer des échantillons d’eau pourrait alors suffire à les repérer. Le suivi écologique des espèces menacées, ou invasives, ou encore d’espèces marqueurs de pollution, pourrait ainsi s’en retrouver grandement simplifié. Le plus épatant, c’est qu’à l’image des flocons de neige, l’eau douce et l’eau de mer peuvent garder en mémoire le passage de certaines espèces qui y vivent. Certes, pas pendant des siècles, mais pendant de quelques heures à quelques jours. Et ainsi du passage du Globicéphale noir (Globicephala melas) dans les eaux de la Baltique, sans que personne n’ait eu la chance d’observer directement le mammifère marin4 . Dans les eaux de la Mer Rouge, c’était au tour du requin baleine (Rhincodon typus) d’apparaitre sur les radars génétiques main dans la main avec les bancs de thonines orientales (Euthynnus affinis), sa proie favorite3.
Video de Globicéphale noir
Plus épatant encore : il arrive que la trace des animaux s’accumule dans les sédiments et traverse les époques. Ainsi, les traces des déjections fécales et urinaires des mammouths peuvent persister des milliers d’années dans le sol congelé Sibérien et se révéler à nous près de cinq mille ans après son extinction ! Et la technique ne se limite pas aux animaux : puisque l’ADN est une molécule commune à une très grande partie du monde vivant, la chasse au code barre à ADN peut s’appliquer tout aussi bien aux microbes bactériens et archéens qu’aux plantes et autres champignons. Appliquée sur des carottes de sédiments accumulés de cinquante mille ans à nos jours, cette technique a ainsi pu nous révéler un changement profond des communautés végétales de l’arctique suite au grand réchauffement qui suivi le dernier maximum glaciaire. Loin des sols congelés de l’arctique, il arrive aussi que les sols des grottes préhistoriques recèlent l’ADN d’humanités aujourd’hui disparues : c’est par exemple le cas de la grotte de Denisova, dans les chaines montagneuses de l’Altaï, ou Néandertaliens et Denisoviens se sont croisés au cours du Paléolithique Supérieur. La sensibilité augmentant, notamment via une capacité des instruments de séquençage à haut débit évoluant plus vite encore que la capacité de calcul de nos ordinateurs, et par le développement de techniques dites d’enrichissement ciblé de marqueurs ADN d’intérêt agissant comme des codes-barres d’un nouveau genre, il arrive que seules quelques dizaines de milligrammes de sol suffisent à trahir la présence d’espèces passées.
Vue dorsale de l'os de l'orteil Denisova Neandertal
Crédit Bence Viola via Wikipedia
Et dans le présent ?
Gare à ceux qui croient que ces techniques ne concernent que notre passé lointain : ils pourraient bientôt apprendre à leurs dépens que la médecine légale s’en inspire aujourd’hui pour détecter les traces ADN, parfois infimes, laissées sur les scènes de crime. Ou même celles subsistant dans l’estomac d’un vulgaire moustique qui eut la bonne idée de se sustenter sur le criminel avant que ce dernier ne finisse par l’écraser sur un mur5. Et de reconstruire un véritable portrait-robot génétique du criminel, tout en prédisant son origine géographique la plus probable. En fait, les développements biotechnologiques récents mis au service de la détection des traces ADN peuvent nous délivrer un nombre vertigineux d’informations sur les époques passées mais aussi sur notre monde moderne et nos sociétés. A nous de veiller à ce que l’application de ces techniques se fasse dans un cadre soucieux de la liberté de chacun et non d’un contrôle toujours plus intime de notre identité.
Article rédigé par Ludovic Orlando, paleogénéticien, CNRS, Université Paul Sabatier
Mis en ligne le 11 juillet 2019
Pour aller plus loin…
1 Franklin W et al. 2019. Using environmental DNA methods to improve winter surveys for rare carnivores: DNA from snow and improved noninvasive techniques. Biological Conservation 229:50-58.
2 Zinger L et al. 2019. DNA metabarcoding-Need for robust experimental designs to draw sound ecological conclusions. Mol Ecol 28:1857-1862.
3 Sigsgaard EE et al. 2016. Population characteristics of a large whale shard aggregation inferred from seawater environmental DNA. Nat Ecol Evol 1:4.
4 Foote AD et al. 2012. Investigating the potential use of environmental DNA (eDNA) for genetic monitoring of marine mammals. PLoS One 7:e41781.
5 Spitaleri S et al. 2006. Genotyping of human DNA recovered from mosquitoes found on a crime scene. Int Cong Ser 1288:574-576.
Passeur de sciences (Blog, Le Monde) Ce moustique qui a résolu un meutre