Comprendre la biodiversité des forêts est crucial pour leur conservation ou leur restauration. La collecte de «l’ADN externe» laissé par les animaux est un bon moyen de découvrir ce qui y vit sans avoir à les repérer ou même à être là en même temps – et ce drone de chercheurs suisses rend le prélèvement d’échantillons de branches d’arbres plus sûr et plus facile.
L’ADN externe peut provenir de nombreuses formes – peau ou plumes mortes, déchets, fluides – et peut être trouvé dans le sol, l’eau ou sur des surfaces comme les rochers et les branches d’arbres. Fondamentalement, partout où un animal pourrait traîner, il laisse une trace de lui-même et nous pouvons le détecter. Jusqu’à récemment, ce type d’amplification et d’analyse de l’ADN était peut-être trop complexe ou coûteux, mais les outils pour le faire sont devenus beaucoup moins chers et plus faciles à utiliser.
Il reste cependant la question de la collecte de l’ADN, et si les biologistes peuvent certainement prélever des échantillons de sol et d’eau ou gratter les flancs des arbres, les membres élevés où les oiseaux, les petits mammifères et les insectes vivent toute leur vie sont inaccessibles sans équipement spécial. Essayez de dire à votre chef de service que vous avez besoin de 20 000 $ supplémentaires pour obtenir une équipe d’escaladeurs parce qu’il n’y avait pas assez de guano sur le sol de la forêt.
Les roboticiens aventureux de l’ETH Zurich ont mis au point une méthode intelligente d’échantillonnage d’ADN externe à partir de branches d’arbres qui peut facilement être effectuée depuis le sol. Dans un article publié dans Science Robotics, ils proposent une solution basée sur un drone : un robot aérien qui peut voler jusqu’aux hautes branches et y prélever des échantillons sans endommager la branche ou lui-même.
Le drone ressemble un peu à un luminaire moderniste, avec un cadre en bois magnifiquement conçu et un blindage en plastique, et des bandes de ruban adhésif ou de « coton humidifié » montés sur ses surfaces inférieures. Après avoir été guidé vers une position généralement favorable, il plane au-dessus d’une branche à échantillonner et surveille tout mouvement comme le balancement ou le rebond, synchronisant son approche. Lorsqu’il entre en contact, il pousse avec suffisamment de pression pour provoquer le transfert de matériaux d’ADNe en vrac sur les bandes, mais pas au point de repousser la branche. Essentiellement, il se penche sur l’arbre.
Schéma de l’article montrant le fonctionnement du drone. Crédits image : EPFZ
Dès les premières sorties avec le drone dans l’arboretum entourant l’institut (on en sait beaucoup sur les forêts à côté des universités, tout comme on en sait beaucoup sur la psychologie des étudiants), l’équipe a pu identifier des dizaines d’espèces de plantes et d’animaux ( ainsi que des micro-organismes). Le fait qu’ils aient collecté beaucoup plus avant qu’il ne pleuve qu’après suggère que la méthode trouve une présence récente, ce qui peut être utile ou limitant selon les besoins d’un projet.
L’équipe prévoit de continuer à travailler sur le drone, en le laissant aller plus loin dans les arbres ou plus haut, ou en ajustant sa technique de collecte pour fonctionner dans différentes circonstances.
« Nos résultats ouvrent la voie à une génération d’explorateurs robotiques de la biodiversité capables d’étudier l’ADNe à différentes échelles spatiales et temporelles », écrivent les chercheurs. « En permettant à ces robots de demeurer dans l’environnement, ce paradigme de biosurveillance fournirait des informations sur la biodiversité mondiale et automatiserait potentiellement notre capacité à mesurer, comprendre et prédire comment la biosphère réagit à l’activité humaine et aux changements environnementaux. »
Vous pouvez voir le drone en action ci-dessous :