Combinaison d'analyse d'ADN environnemental et de modélisation hydrologique

Tous les organismes libèrent en permanence de l'ADN dans l'environnement. L'extraction et le séquençage de la part de cet ADN dit environnemental (ADNe) contenue dans les échantillons d'eau permet de déterminer les espèces présentes de façon plus rapide, plus exhaustive et moins destructive qu'avec les méthodes de détermination classiques. Dans une nouvelle étude, l'équipe de Florian Altermatt, professeur à l'Institut de biologie de l'évolution et de recherche environnementale de l'université de Zurich (UZH) et à l'Institut de recherche sur l'eau (Eawag), a mis au point un système novateur de prédiction des patrons de biodiversité dans les écosystèmes fluviaux. «Pour la première fois, nous combinons l'approche d'ADN environnemental avec la modélisation hydrologique et nous pouvons prédire l'état de la biodiversité avec une très grande précision dans des bassins versants de plusieurs centaines de kilomètres carrés», confie Altermatt.

Des prévisions en forte adéquation avec le terrain

Étant donné que les rivières peuvent transporter l'ADN sur des kilomètres en aval, l'étude de l'ADNe livre aussi des informations sur les espèces présentes dans les bassins versants situés plus en amont. Grâce à des modèles mathématiques basés sur des principes d'hydrologie, les scientifiques ont pu retracer les patrons de biodiversité dans l'ensemble du bassin versant de 740 kilomètres carrés de la Thur, au nord-est de la Suisse, avec une résolution correspondant à des tronçons de 1 kilomètre de long. «Notre modèle concorde avec une adéquation inégalée de 57 à 100 % avec les relevés d'insectes aquatiques effectués localement», indique Luca Carraro, premier auteur de l'étude.

Identifier les hot spots de biodiversité encore insoupçonnés

Avec ses forêts, son agriculture, ses zones habitées et ses infrastructures, le bassin versant de la Thur est représentatif de nombreuses formes d'utilisation de l'espace. Son exemple est donc extrapolable à de nombreux écosystèmes fluviaux. La nouvelle méthode permet par ailleurs d'évaluer l'état et l'évolution de la biodiversité avec une grande résolution sur un territoire étendu sans pour autant disposer de connaissances préalables importantes sur l'écosystème en question. «Concrètement, la méthode permet d'identifier les points chauds de biodiversité qui, autrement, passeraient inaperçus et de mettre en œuvre une protection ciblée», ajoute Altermatt.

Un transfert des connaissances scientifiques très rapide en Suisse

Beaucoup de pays mettent aujourd'hui en place un biomonitoring des milieux aquatiques basé sur l'ADNe. Ils pourraient profiter de la nouvelle méthode. D'après Florian Altermatt, la Suisse prend une position de leader dans ce domaine : «Le transfert des connaissances scientifiques aux utilisateurs sur le terrain s'effectue très rapidement. Nous allons très bientôt pouvoir adresser à l'Office fédéral de l'environnement des lignes directrices pour l'utilisation de l'ADNe dans le monitoring de routine de la biodiversité.» Il sera alors possible de mieux décrire et de mieux suivre la biodiversité des fleuves et rivières dans les 65 000 kilomètres du réseau hydrographique suisse.

Photo de couverture: Eawag

Le projet a été financé par le Fonds national suisse (FNS) et le programme de recherche prioritaire «Changement climatique et biodiversité» de l'université de Zurich.