Fouiller la terre pour retrouver des espèces perdues

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La redécouverte après une longue disparition, d’une taupe du désert vivant dans le sable, grâce aux méthodes de la police scientifique, a incité les défenseurs de l'environnement d'Afrique du Sud à utiliser la même méthode pour retrouver d'autres espèces rares et insaisissables, telles que les lapins et les tortues des rivières.

C'est lors de la recherche de la taupe dorée de De Winton que, pour la première fois, des traces d'ADN environnemental (ADNe) dans le sol ont été analysées pour confirmer la présence d'un vertébré spécifique.

Tous les animaux rejettent des matériaux dans l'environnement, tels que des cellules mortes, des poils et des traces de fluides corporels. À l'instar des enquêteurs sur les scènes de crime, les chercheurs utilisent de plus en plus les techniques non invasives d'ADN environnemental pour, par exemple, étudier des échantillons d'eau afin de détecter la présence de poissons et d'autres espèces aquatiques, analyser les excréments afin de déterminer le régime alimentaire des animaux et étudier la vie microbienne contenue dans le sol et les fèces.

"L'ADN environnemental est une approche efficace et utile lorsque les espèces sont difficiles à trouver et à étudier. Il peut jouer un rôle précieux pour affiner l’étude de la distribution des espèces, ce qui guide les actions de conservation en nous permettant de surveiller les espèces menacées difficiles à localiser", explique Cobus Theron, du programme de conservation des zones arides de l'Endangered Wildlife Trust (EWT), une ONG sud-africaine.

Depuis 2019, il dirige la recherche de la taupe dorée de De Winton (Cryptochloris wintoni), une espèce en danger critique d'extinction, dont la dernière collecte a eu lieu en 1937 le long du littoral du Cap Nord. Cet effort s'inscrit dans le cadre d'un projet financé par Re:wild visant à localiser des espèces qui n'ont pas été observées depuis une décennie ou plus. Cet animal aveugle au pelage irisé a la taille d'une main d'enfant. Il se nourrit d'insectes sous terre en "nageant" dans le sable côtier mou. Les recherches précédentes ont été compliquées par le fait qu'il ressemble beaucoup à son espèce sœur, la taupe dorée de Van Zyl (Cryptochloris zyli), menacée d'extinction, et que deux autres espèces, la taupe dorée du Cap (Chrysochloris asiatica) et la taupe dorée de Grant (Eremitalpa granti), habitent également le même littoral.

Selon Samantha Mynhardt, généticienne chargée de la conservation à l'EWT et basée à l'université de Stellenbosch, en Afrique du Sud, il était logique d'essayer des techniques d'ADN environnemental du sol pour trouver la taupe de Winton, car ces espèces vivent en permanence dans le sol et laissent des traces d'ADN derrière elles. Elle est l'auteur principal d'un article publié dans la revue Biodiversity and Conservation. Samantha Mynhardt explique qu'il est plus difficile d'analyser l'ADN environnemental à partir d'échantillons de sol qu'à partir d'eau ou d'excréments, car le sol contient généralement des inhibiteurs organiques, tels que des acides humiques et des silices, qui peuvent interférer avec le processus de réaction utilisé pour analyser les échantillons génétiques. Les échantillons doivent d'abord être débarrassés de ces inhibiteurs, sans endommager les traces d'ADN. La recherche d'ADN de vertébrés est également plus efficace lorsque des techniques plus avancées de PCR (Polymérase Chain Reaction) sont utilisées pour amplifier et mettre en évidence un gène particulier ou ses fragments.

Mynhardt a eu beaucoup de mal à collecter suffisamment d'échantillons génétiques de taupe dorée. Le littoral sud-africain abrite 17 des 21 espèces de taupes dorées actuellement décrites dans le monde. Seize d'entre elles sont endémiques et dix sont classées comme vulnérables, en danger ou en danger critique d'extinction, selon la liste rouge de l’UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature). Toute option risquant de tuer l'une de ces espèces rares était exclue. Il en allait de même pour les options non létales, mais potentiellement coûteuses et exigeantes en main-d'œuvre, telles que les pièges photographiques, en raison des environnements souterrains sablonneux dans lesquels vivent ces animaux. Il est très difficile de piéger un individu, car les longues crêtes de sable que les taupes dorées poussent généralement vers le haut lorsqu'elles creusent à 5 ou 10 centimètres sous terre s'effondrent dans le sable sec ou sont facilement emportées par le vent. Les taupes dorées ne sont facilement détectables que dans le sable humide après les pluies.

En 2020, Mynhardt s'est associé à l'EWT pour une étude pilote autour de la ville côtière de Lambert's Bay afin de trouver des taupes dorées à l'aide de techniques d'ADN environnemental. Un travail de terrain à grande échelle sur six sites pendant deux semaines a suivi en 2021.

Dans les deux cas, un border collie nommé Jessie a été emmené aux endroits où les agents de terrain ont trouvé des signes récents de taupes fouisseuses. Le chien a été entraîné à se coucher chaque fois qu'il sentait la taupe dorée de Grant, plus commune. Les terriers auxquels Jessie ne s'intéressait pas indiquaient qu'ils avaient été creusés par une autre taupe que la taupe de Grant, explique Esther Matthew de l'EWT, la maîtresse de Jessie.

L'équipe a réussi à attraper un individu, le photographier et prélever son ADN, après avoir attendu à un endroit ignoré par Jessie jusqu'à ce qu'une taupe se manifeste en déplaçant du sable.

Sur les six sites de terrain, Mynhardt a prélevé quelque 5 millilitres de terre à l'intérieur des différents systèmes de tunnels ignorés par Jessie. L'extraction d'ADN en laboratoire et le séquençage de nouvelle génération de plus de 100 échantillons ont permis de détecter les empreintes de 20 à 50 espèces de vertébrés par échantillon de sol. Il s'agit notamment d'oiseaux et de lézards.

Les traces d'ADN d'espèces de taupes non identifiées n'ont été confirmées comme étant celles de De Winton qu'après que des chercheurs de l'université de Pretoria ont publié une séquence d'ADN de référence plus informative pour l'espèce dans la base de données en ligne Genbank en janvier 2022. L'ADN utilisé provient d'un spécimen conservé au Musée National d'Histoire Naturelle de Ditsong.

"Nos séquences correspondaient parfaitement aux leurs. Nous pouvions affirmer avec confiance et certitude que nous avions trouvé un De Winton", explique M. Mynhardt. "Nous avons également démontré qu'il pouvait être répandu le long de la côte occidentale de l'Afrique du Sud, bien qu'en faible abondance."

Leur échantillonnage d'ADN montre en outre qu'il pourrait même y avoir une espèce de taupe dorée jamais décrite au niveau de l'un des sites de travail sur le terrain.

L'équipe espère que la taupe dorée de De Winton deviendra une espèce phare pour les efforts de conservation sur le littoral, où l'extraction de diamants alluvionnaires, les lotissements côtiers et les pratiques agricoles sont en augmentation.

Les techniques d'ADN environnemental continuent d'être développées et déployées lorsque cela est nécessaire ou approprié, par exemple pour étudier les espèces endémiques et menacées de tortues naines d'Afrique du Sud. L'une des étudiantes de Mynhardt à l'université de Stellenbosch, Jeanelize van den Heever, a montré, dans une recherche non publiée, qu'il est possible de déterminer si au moins une de ces espèces, la tortue anguleuse commune (Chersina angulata), a traversé une zone au moins 24 heures avant l'échantillonnage. "Il s'agit de la première étude mondiale portant sur l'extraction de l'ADN de tortue à partir du sol", précise Mynhardt.