La réserve de biosphère de Manu, au Pérou, est la plus grande réserve de forêt tropicale au monde et l’un des endroits les plus riches en biodiversité de la planète. Manu est une zone protégée par l’UNESCO de la taille du Connecticut et du Delaware réunis, couvrant une zone où le bassin du fleuve Amazone rencontre la chaîne de montagnes des Andes. Cette combinaison forme une série d’écosystèmes uniques, où des espèces inconnues de la science sont découvertes chaque année. L’éloignement de la région a contribué à préserver sa biodiversité mais ajoute aux défis auxquels sont confrontés les scientifiques qui souhaitent l’étudier.
Piéger la faune sauvage à des fins de recherche dans la jungle dense n’est pas pratique, surtout compte tenu des grandes distances que les chercheurs doivent parcourir à Manu, que ce soit à travers la forêt ou sur les cours d’eau. C’est une proposition coûteuse qui expose inévitablement les animaux piégés à un certain nombre de risques. Le piégeage d’animaux rares et menacés est encore plus difficile et comporte des risques importants pour l’animal.
Toutefois, le piégeage des coléoptères ne pose pas les mêmes défis. Ils sont faciles à attraper, faciles à transporter et, plus important encore, ils contiennent l’ADN de nombreux animaux. Tout animal qu’un biologiste pourrait espérer étudier laisse des traces et des excréments dans la forêt, et les coléoptères gagnent leur vie en nettoyant ces choses.
Les coléoptères comme collectionneurs d’ADN
Les coléoptères sont nombreux dans la forêt tropicale et les espèces étudiées par l’équipe d’Alejandro Lopera-Toro ne sont pas en danger. L’étude signifie effectivement que les coléoptères sont tués, mais dans l’ensemble, l’effet sur l’écosystème est minime.
Selon la biologiste péruvienne et membre de l’équipe Patricia Reyes, « l’impact dépend de l’abondance et du cycle de reproduction de chaque espèce. La réduction de la population de coléoptères pourrait avoir un effet sur leurs prédateurs, comme les oiseaux, les reptiles et autres insectes. La santé de la forêt dépend de la capacité des coléoptères à décomposer la matière organique et à disperser les graines. Même si nous n’avons jusqu’à présent constaté aucun effet sur l’écosystème, nous limitons toujours le nombre de coléoptères individuels que nous collectons et identifions les zones sensibles où la collecte est interdite. Nous promouvons des méthodes de collecte durables pour atténuer les impacts possibles à l’avenir.
Faire en sorte que les coléoptères effectuent le travail de collecte d’ADN pour les chercheurs a nécessité quelques ajustements. Les pièges normalement utilisés pour étudier les coléoptères font tomber les coléoptères dans une solution chimique qui les tue et les préserve jusqu’à leur collecte. Cependant, ces pièges contaminent le contenu de l’estomac du coléoptère, rendant l’ADN inutilisable. Les pièges de Lopera-Toro les maintiennent en vie, protégeant les délicats brins d’ADN que les coléoptères ont travaillé si dur pour collecter. Lui et son équipe se rendent également dans la forêt pour collecter manuellement des coléoptères vivants, en enregistrant soigneusement l’heure et le lieu de collecte de chacun. Depuis juillet 2022, l’équipe collecte des bousiers dans les divers écosystèmes de Manu, de haut en bas du gradient d’altitude, de 500 à 3 500 mètres d’altitude.
Elena Chaboteaux
L’équipe de la Station Biologique de Manu utilise la technologie Nanopore pour séquencer l’ADN présent dans l’estomac des coléoptères, dans le but de découvrir quels animaux y sont représentés. Ils ont spécifiquement ciblé les bousiers car leurs habitudes alimentaires dépendent des excréments laissés par les plus gros animaux. Le principal avantage du dispositif Nanopore minION est qu’il peut séparer de longues longueurs d’ADN sur place. « Les longues lectures de séquençage des nanopores permettent une meilleure identification des espèces, tandis que l’analyse des données en temps réel offre un accès immédiat aux résultats, que ce soit sur le terrain ou en laboratoire », selon le site Web de Nanopore.
La biologiste Juliana Morales reconnaît que Nanopore présente toujours un taux d’erreur élevé, même si, à mesure que cette nouvelle technologie se perfectionne, ce problème diminue continuellement. Pour l’équipe de la Station biologique de Manu, la marge d’erreur est le prix qu’ils sont prêts à payer pour disposer d’appareils qu’ils peuvent utiliser dans la forêt tropicale. Puisqu’ils n’étudient pas une espèce spécifique, mais construisent plutôt une base de données des espèces présentes dans la région, ils n’ont pas besoin d’obtenir chaque nucléotide correct pour pouvoir identifier l’espèce. Ils ont cependant besoin d’un fil suffisamment long pour différencier un singe laineux commun d’un singe laineux à queue jaune.
Bien que les chercheurs préfèrent séquencer l’ADN sur place avec les appareils Nanopore minION, lorsqu’ils ont plus d’une douzaine d’échantillons à analyser, ils les envoient à l’Université de Guelph en Ontario, au Canada. C’est un cauchemar logistique d’envoyer des échantillons de la jungle péruvienne au Canada, mais Lopera-Toro dit que cela en vaut la peine. « L’Université de Guelph peut traiter des centaines d’échantillons d’ADN par jour. J’ai de la chance si nous pouvons traiter 10 échantillons par jour au [Manu] laboratoire. »
Dans le lot le plus récent de 76 échantillons, ils ont analysé le contenu de l’estomac de 27 espèces appartenant à 11 genres de coléoptères. À partir de ces 76 échantillons, ils ont identifié l’ADN de singes hurleurs, de singes-araignées, de cerfs élaphes, de singes nocturnes, de pécaris, d’opossums de souris, de cailles des bois à poitrine rousse et de deux espèces de tatous. Curieusement, les coléoptères avaient également mangé une douzaine d’espèces de fruits, et l’un d’entre eux avait consommé le pollen d’une plante tropicale appelée syngonium.
Les implications pourraient être vastes. « Le bousier qui a mangé les excréments du jaguar nous dira non seulement l’ADN du jaguar, mais aussi ce que le jaguar mange », a déclaré Lopera-Toro. « Si le jaguar tue un pécari et mange 80 pour cent du pécari, les coléoptères mangeront une partie des 20 pour cent restants. Si un coléoptère marche sur une empreinte ou de la salive d’un jaguar, il pourrait y avoir des traces d’ADN de jaguar sur le coléoptère. Nous analysons le contenu de l’estomac et l’extérieur du coléoptère. Nous disposons d’un nombre infini d’options, d’opportunités et de questions auxquelles nous pouvons répondre en étudiant ces petits insectes. Nous pouvons avoir une vision plus large de ce qui se passe dans la jungle. »