CSI Ocean Wise : traquer un tueur… Baleine

Par : Adam Warner
Chercheur scientifique du programme de recherche sur la conservation des mammifères marins Ocean Wise

Les efforts de recherche en conservation chez Ocean Wise visent à améliorer notre compréhension de nombreux enjeux auxquels est confrontée la vie marine. Pour cela, nous utilisons un large éventail d’outils de recherche, y compris la collecte et l’analyse d’ADN. La technologie de recherche sur l’ADN a considérablement évolué au fil des années. Nous sommes désormais capables d’obtenir plus d’informations plus rapidement, et à un coût nettement inférieur à il y a cinq ans. Alors, comment les chercheurs d’Ocean Wise utilisent-ils l’ADN pour orienter les efforts de conservation ?

L’ADN peut être utilisé pour déterminer la lignée familiale des épaulards

Il existe de nombreuses façons dont l’ADN peut nous aider à comprendre les populations menacées, fournissant souvent des informations qui ne seraient accessibles par aucune autre méthode. Par exemple, il est souvent difficile de déterminer la paternité d’un épaulard car les mâles ne restent pas avec leurs partenaires pour aider à élever un petit. En général, les mâles retournent à leur groupe maternel et l’arbre généalogique du veau a une pièce manquante. Nous pouvons utiliser l’ADN pour combler ces lacunes et en apprendre davantage sur les schémas d’accouplement et les structures de population de chaque groupe. C’est parce que l’ADN d’un seul individu (de n’importe quelle espèce) est unique, un peu comme une empreinte digitale. C’est pourquoi la « prise d’empreintes ADN » des échantillons de scènes de crime est déjà un outil utilisé par les scientifiques médico-légaux comme forme de preuve dans les affaires criminelles. Les épaulards individuels possèdent aussi une empreinte ADN unique dont nous pouvons tirer profit – bien que ce ne soit pas pour les affaires pénales !

Le Dr Lance Barrett-Lennard, directeur du programme de recherche sur la conservation des mammifères marins chez Ocean Wise, fut un pionnier dans ce type d’analyse. Son travail de doctorat à l’Université de la Colombie-Britannique a porté sur la structure des populations et les schémas d’accouplement des^{épaulards 1}. Pour cela, il s’est concentré sur les microsatellites, de petits segments d’ADN dont la longueur varie considérablement entre les individus (la grande majorité de la séquence d’ADN est la même entre les membres d’une même espèce). La longueur unique de ces régions de microsatellites se transmet de génération en génération, tout comme le reste de leur ADN. En observant ces régions, nous pouvons suivre la lignée familiale de chaque baleine.

Pour cela, nous devons analyser la longueur de l’ADN dans plusieurs sites connus de microsatellites. Nous réalisons d’abord plusieurs copies de chaque courte portion d’ADN en utilisant une technique appelée réaction en chaîne par polymérase, ou PCR (la même technique utilisée pour tester la présence de matériel génétique provenant de virus tels que le nouveau coronavirus). Après plus d’un milliard de copies de l’ADN produites, elles peuvent être regroupées et visualisées afin de mesurer leur taille. Le motif de taille unique de l’ADN provenant de plusieurs sites de microsatellites constitue l’empreinte génétique de chaque épaulard. Cette technique fonctionne très bien, mais le temps nécessaire pour effectuer cette analyse pour un groupe d’épaulards est de l’ordre de plusieurs semaines à plusieurs mois.

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Comment pouvons-nous utiliser le séquençage de l’ADN pour la recherche en conservation ?

Une autre façon d’obtenir l’empreinte génétique d’un épaulard est d’examiner un autre type de variation de l’ADN appelé polymorphismes à nucléotide unique (SNP), qui ont été expliqués dans un article précédent . Plutôt que des différences de longueur de l’ADN comme les microsatellites, un SNP est une différence dans une seule lettre du code ADN. Pour déterminer l’emplacement de ces SNP, le génome de l’épaulard devait être séquencé, et à partir de plusieurs épaulards. Cela coûtait très cher avant. Lorsque le génome humain a été séquencé il y a 20 ans, c’était un projet majeur de quatre milliards de dollars qui a pris 13 ans à achever. Cependant, la technologie de séquençage de l’ADN a progressé rapidement ces dernières années, devenant plus rapide, moins coûteuse et plus précise. Nous pouvons désormais séquencer un génome entier pour quelques milliers de dollars en seulement quelques jours.

En utilisant la séquence d’ADN connue du génome de l’épaulard, nous savons où rechercher les régions de variabilité (SNP) et pouvons utiliser notre séquenceur interne pour examiner rapidement la séquence d’ADN de ces régions. Incroyablement, notre séquenceur d’ADN fait à peu près la taille d’une barre de chocolat – il y a 20 ans, les machines nécessaires pour séquencer autant d’ADN auraient rempli des pièces entières !

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Nous pouvons maintenant prélever des échantillons d’ADN de jusqu’à 50 épaulards à la fois, et en seulement quelques jours obtenir des informations de séquence d’ADN de chaque baleine. Ces informations sont envoyées à un logiciel qui nous fournit des empreintes génétiques uniques pour chaque baleine. Cela nous permet de faire des tests de paternité, de comparer des échantillons de crottes d’épaulards à leur « propriétaire » et d’observer la diversité du système immunitaire dans différentes populations afin de comprendre leur résilience aux maladies. Dans la plupart des cas, on peut passer des échantillons de selles aux empreintes génétiques en environ une semaine. Pour des tâches plus simples comme identifier l’espèce d’un échantillon inconnu ou déterminer à quelle population appartient un mammifère marin décédé, nous pouvons obtenir ces informations en quelques heures.

Nous avons plusieurs projets de recherche en conservation en cours dans le programme de recherche sur les mammifères marins chez Ocean Wise visant à provoquer de véritables changements positifs pour nos océans. L’ADN fait partie de cette image et peut nous aider à mieux comprendre ce qui se passe dans nos océans. Qu’il s’agisse de déterminer de quel épaulard provient un échantillon de crottes montrant des niveaux élevés d’hormones du stress, ou de suivre qui est le père d’un nouveau petit épaulard, le laboratoire de génétique de la conservation s’en occupe.

Si vous êtes intéressé par les publications scientifiques du programme de recherche sur les mammifères marins Ocean Wise, veuillez consulter : https://research.ocean.org/program/marine-mammals.

Pour en savoir plus sur la manière dont vous pouvez soutenir notre recherche sur les épaulards en adoptant symboliquement un épaulard via notre programme d’adoption des épaulards sauvages, veuillez visiter www.killerwhale.org.

Les travaux en génétique d’Ocean Wise sont financés en partie par le Plan de protection des océans de Pêches et Océans Canada, Doug Horswill et le Programme d’adoption des épaulards sauvages.

1. Barrett-Lennard, L.G. 2000. Structure de la population et schémas d’accouplement des épaulards (Orcinus orca) révélés par analyse ADN. Ph.D., Université de la Colombie-Britannique