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ADN environnemental: Mieux étudier la biodiversité

Imaginez une méthode permettant de recenser l'ensemble des espèces de poissons d'un plan d'eau à partir d'un simple prélèvement d'eau, de connaître toutes les espèces végétales butinées par les abeilles d'une ruche à partir d'un échantillon de miel, ou encore de remonter l'histoire de la biodiversité d'un lac et de son bassin-versant sur des milliers d'années. Cette méthode existe: elle utilise les traces d'ADN présentes dans l'environnement, c'est l'ADN environnemental.

La biodiversité est en danger. Selon l'UICN (Union Internationale pour la Conservation de la Nature) – équivalent du GIEC pour la biodiversité, le taux d'extinction des espèces est aujourd'hui 100 à 1000 fois plus élevé qu'au cours des temps géologiques passés. Les principales raisons de cette érosion de la biodiversité, que certains scientifiques qualifient de sixième extinction massive, sont bien connues: destruction et dégradations des milieux naturels, surexploitation des espèces, introduction d'espèces envahissantes, pollutions et changement climatique.

La France dispose d'une responsabilité majeure dans ce phénomène, puisqu'elle se place, d'après la liste rouge de l'UICN, parmi les 10 pays hébergeant le plus grand nombre d'espèces animales et végétales menacées.  Ces espèces sont pour l'essentiel dépendantes directement ou indirectement de la qualité des milieux aquatiques. Or, selon les statistiques les plus récentes, seulement 40 % des eaux de surface d'Europe (rivières, fleuves, lacs, étangs) sont en «bon ou très bon état écologique» tel que prévu par la Directive européenne Cadre sur l'Eau (DCE). En France, le nombre de masses d'eau ayant un statut ou potentiel écologique jugé insatisfaisant a même augmenté au cours de ces dernières années[2].
Afin d'assurer la préservation et la restauration de ces milieux aquatiques, il est nécessaire de disposer d'outils de diagnostic et de surveillance performants et peu onéreux permettant de caractériser l'état de santé des écosystèmes et d'inventorier les espèces qui y vivent.

Traditionnellement, les méthodes d'évaluation reposent sur l'identification morphologique de divers groupes d'organismes. Concrètement, il s'agit d'identifier l'espèce à laquelle appartient un organisme vivant prélevé dans le milieu, à partir de l'étude de sa forme et de sa structure.
Cette approche comporte plusieurs limites.

Depuis une dizaine d'années, une nouvelle approche a fait son apparition: il s'agit d'évaluer l'état de santé des écosystèmes à partir des traces d'ADN présentes dans l'environnement.

Qu'est-ce que l'ADN et à quoi sert-il ?
Au cœur de chaque cellule de tout être vivant, il y a un noyau contenant un grand filament, appelé ADN. Étiré, il ressemble à une grande échelle torsadée, dont l'ensemble des barreaux forment ce qu'on appelle le génotype d'un individu, c'est à dire l'ensemble de ses gènes.

Il est potentiellement possible aujourd'hui à partir d'un simple prélèvement d'eau ou de sol, d'isoler en laboratoire des traces d'ADN et de révéler l'ensemble de la biodiversité du site étudié. Les méthodes basées sur l'ADN environnemental permettent de détecter des espèces rares libérant très peu d'ADN dans le milieu.