Les écosystèmes d’eau douce sont l’élément vital du monde naturel, mais ils sont pourtant confrontés à une crise silencieuse. UN Rapport 2022 par le Fonds mondial pour la nature a révélé un déclin stupéfiant de 83 % des populations mondiales de vertébrés d’eau douce depuis 1970, un taux bien supérieur à celui de tout autre habitat.
Le niveau de dégradation de la nature est alarmant, mais les écosystèmes sont complexes, tout comme les effets de l’activité humaine. L’histoire est donc souvent plus nuancée.
Nos recherches montrent comment l’analyse de l’ADN environnemental (ADNe) – l’ADN laissé par les organismes dans la vie et la mort – pourrait révéler les secrets cachés dans les ruisseaux, les rivières et les lacs d’eau douce. Cela laisse espérer une surveillance plus efficace de ces écosystèmes vitaux.
Alors que les poissons et les oiseaux attirent généralement l’attention, la biodiversité d’eau douce est une métropole cachée regorgeant d’habitants moins connus. Les macroinvertébrés tels que les éphémères et les moucherons, visibles à l’œil nu, jouent un rôle essentiel dans la santé des écosystèmes. Ils sont surveillés depuis des décennies et peuvent nous donner une vision plus représentative de la manière dont les habitats d’eau douce réagissent aux pressions humaines.
Différentes régions du monde sont également confrontées à différents niveaux de menace liée à l’activité humaine. Dans toute l’Europe, par exemple, le siècle dernier a vu de grandes améliorations de la qualité de l’eau des rivières, en grande partie grâce à un meilleur assainissement, à la désindustrialisation et à une meilleure réglementation, aboutissant à la récupération de la biodiversité des macroinvertébrés.
Mais cette bonne nouvelle a ses limites. Depuis 2010, les améliorations de la biodiversité d’eau douce ont plafonné. Pendant ce temps, les anciennes pressions environnementales sont remplacées par de nouvelles pressions allant du changement climatique aux polluants émergents rejetés par systèmes d’égouts archaïques.
Sans doute, comprendre la santé des écosystèmes d’eau douce n’a jamais été aussi important. Pour y parvenir efficacement, une surveillance généralisée des espèces présentes est nécessaire. Cela n’est possible qu’en intégrant de nouvelles techniques, notamment l’analyse de l’ADNe, qui peut provenir de diverses sources, notamment des excréments, du mucus et des morceaux de tissus, aux programmes de surveillance traditionnels.
Méthodes actuelles de suivi de la biodiversité
L’essentiel de la surveillance actuelle de la biodiversité des eaux douces se concentre sur un groupe relativement restreint d’animaux : les poissons et les macroinvertébrés.
Les poissons sont généralement surveillés par « électropêche », où un courant électrique passe dans l’eau et étourdit temporairement les poissons. Quels que soient les poissons qui remontent à la surface, ils sont identifiés et comptés.
Les macroinvertébrés sont en grande partie collectés à l’aide d’un « échantillonnage au filet », où une personne se tient dans une rivière, soulève les sédiments, puis attrape tout ce qui flotte en aval dans un filet.
Ces deux méthodes ont des limites. Avec la pêche électrique, il peut être difficile de maintenir un courant constant entre les échantillons, en raison des différences de conductivité entre les rivières. Les poissons plus gros sont également plus sensibles aux chocs, il est donc possible de manquer des poissons plus petits, ce qui peut introduire des biais.
Avec l’échantillonnage au filet, certains substrats fluviaux peuvent donner de meilleurs résultats, tandis que certaines espèces parviennent mieux à éviter ou à se faufiler à travers le filet.
Dans les deux méthodes, certains sites peuvent ne pas être accessibles du tout. La normalisation entre les sites peut être difficile, les résultats peuvent donc dépendre de l’expérience de l’échantillonneur. Ces approches sont également chronophages, laborieuses et surtout destructrices.
ADN environnemental
D’autre part, l’ADNe peut être filtré à partir d’un échantillon d’eau, extrait du filtre, analysé pour le groupe taxonomique d’intérêt, puis séquencé dans un processus appelé « métabarcodage. » Cela nous permet de croiser les résultats avec une base de données, conduisant à l’identification de l’organisme dont est issu l’ADN.
L’utilisation de l’eDNA présente de nombreux avantages. Le travail est facilement standardisé et automatisé. Le prélèvement d’échantillons est facile et ne nécessite aucune expertise, ce qui permet la participation de scientifiques citoyens. Une gamme beaucoup plus large d’organismes peut être identifiée, y compris une multitude d’organismes plus petits. Et surtout, cela ne perturbe pas l’environnement.
Mais l’analyse de l’ADNe n’est pas sans limites. Contrairement aux méthodes traditionnelles qui permettent de compter les poissons individuellement, l’ADNe ne peut pas distinguer un saumon juvénile d’un adulte reproducteur. Il lui manque également les riches ensembles de données couvrant plusieurs décennies qui ont été constitués à l’aide de méthodes d’analyse traditionnelles. Cela peut rendre difficile l’utilisation des résultats de l’eDNA pour éclairer les politiques de conservation actuelles.
On craint également que, dans les rivières, vous détectiez simplement l’ADNe d’organismes transportés sur plusieurs kilomètres en amont, ce qui vous empêche de comprendre d’où, dans l’ensemble du bassin versant d’une rivière, provient un signal d’espèce. Cela ferait de l’ADNe un mauvais outil pour comprendre le changement de la biodiversité.
Cependant, notre récente étude montre que ce n’est pas le cas. Nous avons prélevé 798 échantillons d’eau sur 14 sites et 19 points temporels sur une année dans la rivière Conwy, au nord du Pays de Galles. Nous avons également prélevé des échantillons dans des rivières d’Angleterre, de Suisse et des États-Unis. Nos recherches montrent que l’ADN rejeté par différentes créatures dans la rivière ne voyage pas loin. La plupart deviennent trop faibles pour être détectés à seulement un kilomètre en aval.
C’est une excellente nouvelle : puisque chaque échantillon d’ADNe prélevé dans une rivière est représentatif d’une étendue relativement petite, cela nous permet de détecter des changements dans la répartition des organismes dans le bassin versant d’une rivière. Grâce à ces informations, les chercheurs peuvent commencer à comprendre ce qui cause le déclin de la biodiversité, même dans les zones locales d’un écosystème d’eau douce, puis identifier comment y mettre un terme.
À mesure que l’analyse de l’ADNe gagne du terrain, des scientifiques comme nous s’efforcent de combler le fossé entre la recherche et la conservation dans le monde réel. Des initiatives telles que le Groupe de travail UKDNA favoriser la collaboration, nous permettant de partager des connaissances avec les agences gouvernementales et les acteurs environnementaux. En créant des ensembles de données complets qui capturent les changements de la biodiversité dans l’espace et dans le temps, nous pouvons révéler les secrets contenus dans l’eDNA.
Ces nouvelles connaissances sont la clé de l’élaboration de solutions de gestion efficaces et devraient garantir un avenir meilleur à nos précieux écosystèmes d’eau douce.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.