L’ADN humain environnemental offre de nouvelles opportunités pour le bien public

En mai, des scientifiques de l’Université de Floride ont annoncé qu’ils avaient découvert de l’ADN humain de haute qualité et riche en informations provenant de presque tous les endroits auxquels ils pouvaient penser. Rivières, plages, océans, même aspirés depuis les airs.

L’ère de l’ADN environnemental humain, ou eDNA, est arrivée.

Cette découverte signifie que d’énormes changements sont en cours dans la science – et dans nos vies – déclare David Duffy, le chercheur UF qui a dirigé le récent projet dévoilant à quel point notre information génétique est réellement répandue dans l’environnement.

Il existe d’innombrables nouvelles opportunités passionnantes, de la protection de la santé publique à l’identification des criminels violents. Nous pourrions découvrir les secrets du passé avec l’ADN de tombes cachées ou protéger l’environnement ; le tout avec rien de plus qu’une tasse d’eau dans une station d’épuration ou un filtre à air branché dans un parc.

Mais ce n’est que la pointe de l’iceberg. « Cela peut potentiellement être utile pour des choses auxquelles nous n’avons même pas encore pensé », a déclaré Duffy, professeur de génomique des maladies de la faune au Whitney Laboratory for Marine Bioscience de l’UF. « Nous n’en sommes qu’au début de la compréhension des possibilités de cette technologie. »

Attraper des criminels

Tout droit sorti des procédures télévisées, une application évidente de ce nouveau type d’analyse ADN est l’amélioration de notre capacité à identifier les criminels. « Nous avons potentiellement déjà la technologie pour faire de la criminalistique en utilisant des échantillons d’ADN environnementaux », a déclaré Duffy. Mais la criminalistique eDNA sera différente du laboratoire du crime d’aujourd’hui.

Les services de police américains s’appuient aujourd’hui sur l’appariement d’environ 20 portions individuelles du génome humain réparties sur les 23 paires de chromosomes. Avec suffisamment de correspondances, il est presque certain que l’ADN provient d’un individu unique.

Mais l’eDNA est trop fragmenté et mélangé, ce qui rend impossible de dire si les différents chromosomes d’un échantillon proviennent d’une personne ou de plusieurs. Ainsi, la médecine légale de l’ADNe devrait se concentrer sur la variation génétique qui se trouve sur les chromosomes individuels, dans l’espoir qu’une longue étendue d’ADN séquencé capture plusieurs régions qui varient d’une personne à l’autre.

À l’avenir, l’analyse eDNA pourrait également rechercher des morceaux de code génétique manquants ou dupliqués, connus sous le nom de suppressions et d’insertions, que la technologie eDNA peut facilement identifier. Mais plus de travail est nécessaire pour comprendre comment ces marques errantes dans notre ADN varient entre les personnes avant de pouvoir être utilisées pour identifier les criminels.

« Nous devons rattraper notre connaissance de ces différences génétiques pour construire les bases de données médicales et médico-légales afin de mieux comprendre la diversité des insertions et des suppressions humaines », a déclaré Duffy.

L’amélioration de la médecine légale avec eDNA repose sur l’idée que la découverte de l’ADN de quelqu’un dans une pièce, ou même sur une arme du crime, signifie qu’il était sur les lieux du crime ou qu’il a appuyé sur la gâchette. Mais ce n’est peut-être pas le cas.

« Vous ne pouvez pas supposer que parce que vous avez trouvé l’eDNA de quelqu’un à un endroit, cela signifie que cette personne était là. Tout ce que vous pouvez dire, c’est que son ADN était là », a déclaré Connie Mulligan, professeur d’anthropologie à l’UF qui fait des recherches sur la génétique humaine et la médecine légale. « Si vous échantillonnez l’air à l’extérieur, vous ne pourrez peut-être même pas dire que la personne était à proximité une fois que vous avez pris en compte les courants d’air. »

Avec son étudiante diplômée Samantha McCrane, Mulligan a récemment montré que l’ADN peut facilement être transféré d’une personne à une autre, puis à une arme à feu par une simple poignée de main. Ces transferts peuvent même se produire plusieurs fois, rendant au mieux une identification ADN sur une arme obscure. Les criminologues du futur doivent donc être prudents dans leur interprétation des signaux eDNA.

« Notre imagination n’est probablement pas assez folle pour concevoir tous les scénarios dans lesquels l’ADN d’une personne peut être déplacé vers des endroits où cette personne n’a jamais été, que ce soit par le toucher, la toux, les éternuements ou les courants d’air », a déclaré Mulligan.

Amélioration de la santé des stations d’épuration

Pendant la pandémie de COVID-19, les agents de santé publique ont pu voir des semaines à l’avance des poussées virales en repérant des signes du virus dans les stations d’épuration. Cette surveillance des eaux usées a été le premier aperçu de la puissance de l’eDNA pour la plupart des gens, et son succès pendant la pandémie signifie que ce type de surveillance des agents pathogènes se poursuivra probablement. La technologie a déjà été appliquée à de nombreux autres agents pathogènes humains.

« Il est tout à fait logique de surveiller les eaux usées pour tout type d’agent pathogène humain », a déclaré Mulligan. « C’est facile. C’est pas cher.

Bien que le plus grand avantage pour la santé de la population provienne probablement d’une telle surveillance des agents pathogènes, il est possible que les signaux de susceptibilité génétique aux maladies chez l’homme puissent fournir un moyen de protéger la santé de communautés entières.

« Si vous êtes un spécialiste de la santé publique, il pourrait être très utile d’avoir une lecture anonyme du type de sensibilité d’une population donnée à des maladies particulières », a déclaré Duffy. Une application pourrait être de lier les déversements chimiques ou les déchets radioactifs aux mutations cancéreuses dans une ville en collectant l’ADNe des eaux usées. L’identification d’un lien définitif entre les contaminants et la maladie pourrait aider les gens à exiger un nettoyage ou des soins médicaux.

La protection de l’environnement

La surveillance des eaux usées pourrait également aider les scientifiques à protéger les voies navigables vitales. Les déchets humains sont un puissant contaminant pour les rivières et les lacs, mais il peut être difficile de prouver la source de la contamination. S’il y a beaucoup d’ADN humain dans un échantillon d’eau, surtout s’il correspond à la population d’une ville voisine, les scientifiques pourraient identifier les usines de traitement défectueuses ou les canalisations d’égout brisées comme des coupables probables et remédier au problème.

Et l’eDNA continuera de bénéficier aux scientifiques de la faune, qui, comme Duffy, ont développé de nombreuses techniques eDNA d’aujourd’hui pour étudier et protéger les animaux. Duffy a déjà utilisé l’eDNA pour rechercher les cancers viraux auxquels les tortues marines sont sensibles. Avec la possibilité de séquencer facilement l’ADN de chaque espèce dans un échantillon, les scientifiques pourraient identifier les habitats clés à conserver, étudier les migrations cachées ou rechercher des espèces présumées éteintes.

« Nos découvertes d’ADNe humain nous montrent ce qu’il sera possible de réaliser avec l’ADNe de la faune et de la biodiversité dans un avenir très proche », a déclaré Duffy.

Et après

Ce ne sont là que quelques-uns des avantages potentiels que nous tirerons de la science de l’eDNA en constante amélioration. Et la technologie sous-jacente s’améliore constamment. Le séquençage de l’eDNA devient chaque année plus fiable et moins cher.

« C’est pourquoi je suis convaincu que nous ne faisons qu’effleurer la surface », a déclaré Duffy. « Bien qu’il s’agisse d’une avancée majeure, il y en a beaucoup d’autres à l’horizon. »