CSI on the Ocean : Comment les chercheurs d’Ocean Wise en apprennent davantage sur les baleines grâce à l’ADN environnemental

Lorsqu’il s’agit d’en savoir plus sur les baleines, les chercheurs doivent souvent s’attaquer à une question importante : comment étudier les animaux sauvages sans les déranger ?

Le programme Ocean Wise Whale Health and Monitoring utilise des données scientifiques de pointe pour surveiller les populations de baleines en péril et développe de nouveaux outils de conservation pour protéger les baleines de la famine. Ce pilier mène des recherches appliquées sur l’ensemble de la côte de la Colombie-Britannique et comprend un laboratoire d’ADN environnemental à la fine pointe de la technologie à West Vancouver.

Nous avons discuté avec Chloe Robinson, Ph. D., et Emma Laqua, coordinatrice du laboratoire d’ADN environnemental, sur la façon dont Ocean Wise utilise l’ADNe pour aider à protéger les espèces de baleines vulnérables – de manière non invasive.

Qu’est-ce que l’ADN environnemental ?

Dre Chloe Robinson : L’ADN environnemental, ou ADNe, est l’ADN libéré dans l’environnement par différentes espèces. Cet ADN pourrait être libéré par les cellules de la peau, le mucus et d’autres sécrétions corporelles.

Emma Laqua : Les chercheurs peuvent collecter de l’ADNe à partir d’échantillons de sol, de sédiments, d’eau, de neige, d’air… etc! Ici, au laboratoire d’ADN environnemental Ocean Wise, nous étudions l’ADNe des cétacés (baleines, dauphins et marsouins) collecté dans leurs habitats.

L’ADNe a été décrit comme « CSI sur l’océan ». Qu’avez-vous appris sur les cétacés grâce à vos travaux sur l’ADNe ?

CR: De la même manière que les équipes médico-légales parcourent les scènes de crime à la recherche de traces d’ADN, nous faisons la même chose dans l’océan. Nous avons constaté que nous devons recueillir plus d’eau pour détecter les espèces plus petites comme le marsouin commun, et moins d’eau pour détecter les espèces plus grandes comme les rorquals à bosse.

EL: Lorsque les cétacés se nourrissent, leurs proies peuvent également laisser derrière elles des fragments d’ADNe dans les échantillons d’eau que nous recueillons. À partir de là, nous en apprenons davantage sur les sources de nourriture des cétacés comme les baleines à bosse et les épaulards résidents en séquençant et en analysant ces morceaux d’ADNe de proie. Cela peut nous aider à mieux comprendre leur régime alimentaire, les stocks de poissons importants et ce que nous pouvons faire pour conserver ces espèces.

Comment Ocean Wise applique-t-il l’ADNe à la recherche sur les cétacés ?

CR : Ocean Wise a développé un grand nombre de méthodes de détection d’une seule espèce pour les cétacés – cela implique de déterminer la quantité d’eau nécessaire par espèce, les marqueurs d’ADN qu’il est préférable d’utiliser et la durée pendant laquelle l’ADN reste dans l’environnement. À partir de là, nous allons ensuite examiner ce que l’ADNe peut nous dire sur les baleines individuelles – y compris leur sexe et leur constitution génétique individuelle – ce qui peut ensuite informer sur la façon dont ces animaux sont protégés et conservés. Nous nous concentrons également sur ce que mangent les cétacés.

EL: Nous recueillons de l’ADNe de cétacés à l’aide de ce qu’on appelle une « empreinte de chance ». C’est la parcelle d’eau bouillonnante laissée après la plongée d’un cétacé et elle est enrichie de leur ADN ! Les équipes de terrain prélèveront une pelle de quelques litres d’eau de mer de cette empreinte caudale, puis la filtreront pour recueillir l’ADNe. Nous avons fait beaucoup de tests pour déterminer la quantité d’eau à recueillir pour une variété d’espèces différentes et la rapidité avec laquelle cette eau doit être recueillie pour détecter l’ADN des baleines avant qu’il ne se dégrade ou ne se dilue dans l’océan.

Une autre façon d’utiliser le séquençage génétique est d’étudier la santé de la population et la santé de la peau des épaulards de Bigg. Nous pouvons examiner cela en séquençant les communautés bactériennes qui composent le microbiome cutané d’une baleine à partir d’échantillons d’eau de mer d’ADNe. Nous collaborons avec le California Killer Whale Project pour collecter des échantillons d’épaulards de Bigg à l’échelle internationale !

Quelles découvertes passionnantes Ocean Wise a-t-elle faites depuis le début de ce travail ?

CR : L’une des choses les plus excitantes a certainement été notre capacité à déterminer le sexe de la plupart des baleines que nous avons échantillonnées. En particulier pour les épaulards résidents, il s’agit d’une population si bien étudiée que nous connaissons déjà leur sexe, ce qui nous permet de comparer ces échantillons d’ADNe avec des sexes connus pour voir à quel point c’est efficace.

EL : Une excellente façon d’appliquer l’ADNe à la recherche sur les cétacés est de l’utiliser comme un autre outil pour les relevés. Il peut être difficile de trouver des espèces insaisissables et rares comme les cétacés en pleine mer et près des côtes. Les méthodes d’enquête standard comprennent des méthodes visuelles (avec des jumelles) et des méthodes acoustiques (avec des hydrophones) et nous pouvons également utiliser l’ADNe dans nos enquêtes. Jusqu’à présent, les membres de l’équipe ont conçu et évalué de nouveaux tests PCR pour détecter l’ADNe de la baleine grise, du marsouin de Dall et de l’ADNe du rorqual à bosse, et nous continuons à travailler sur des tests pour d’autres espèces.

Photo de gauche : Emma met en place une série de réactions qPCR sur la paillasse du Pacific Science Enterprise Center. La qPCR est le test génétique que nous effectuons pour détecter l’ADNe à partir d’empreintes caudales.

Quel est votre parcours dans le domaine de l’ADN environnemental ?

CR: J’ai commencé à travailler avec l’ADNe en 2015 lors de mon doctorat à l’Université de Swansea (Royaume-Uni), qui portait sur l’utilisation de l’ADNe comme outil de détection des espèces aquatiques envahissantes associées à l’aquaculture. À partir de là, j’ai ensuite affiné la méthodologie de collecte d’ADN des coups de dauphin pour examiner la santé respiratoire, dans le cadre du groupe de recherche SEACAMS. Par la suite, j’ai déménagé en Ontario, où j’ai travaillé comme boursière postdoctorale à l’Université de Guelph. Dans le cadre de mes fonctions, j’ai dirigé un programme national de science citoyenne sur l’ADNe, STREAM, qui visait à déterminer la santé des systèmes d’eau douce au Canada à l’aide de l’ADNe prélevé dans les sédiments. J’ai rejoint Ocean Wise en 2021 où j’ai commencé à diriger le travail sur l’ADNe sur la côte avec les cétacés.

EL: La première fois que j’ai recueilli des échantillons d’ADNe, c’était lors d’un stage d’été en Ontario en 2021. Je faisais partie d’une équipe qui détectait et évaluait les populations de lamproies marines dans les Grands Lacs (il s’agit d’une espèce envahissante et parasitaire) et qui prélevait des échantillons d’ADNe dans les rivières. Depuis lors, je suis très enthousiaste à propos de ce domaine et des nombreuses questions auxquelles nous pouvons répondre en utilisant l’ADNe !

J’ai également beaucoup d’expérience de travail dans des laboratoires de génétique. Auparavant, j’ai travaillé dans des laboratoires où j’étudiais la génétique et la génomique des plantes, la génétique des populations de poissons et la génétique et la génomique du saumon. Je suis passionné par les façons dont nous pouvons utiliser la génétique comme outil de conservation. J’ai commencé à travailler pour le laboratoire d’ADN environnemental Ocean Wise en 2023.

Qu’est-ce qui vous enthousiasme dans l’utilisation de l’ADNe pour la recherche sur les cétacés ?

CR: Mon rêve est que l’ADNe finisse par remplacer la méthodologie de biopsie plus invasive comme moyen d’obtenir de l’ADN de cétacés individuels, et le fait que nous nous rapprochions de cette réalité me rend tellement enthousiaste ! Je pense que la technologie devra s’améliorer quelque peu avant que cela n’arrive, mais il y a tellement de potentiel !

EL : L’ADNe est un outil très intéressant pour la recherche sur les cétacés, car il est peu invasif et ne nécessite pas l’utilisation d’une fléchette de biopsie pour prélever un échantillon de graisse et de peau. Tout ce dont nous avons besoin d’échantillonner, c’est de 2 à 3,5 litres (selon l’espèce) d’eau de mer. J’ai hâte de voir comment nous pouvons faire progresser cet outil et faire de futures découvertes qui éclairent la prise de décisions en matière de conservation !

Y a-t-il autre chose que vous aimeriez ajouter sur l’ADNe ?

CR: Malgré la baisse des prix chaque année, la collecte et l’analyse d’échantillons d’ADN nous coûtent encore beaucoup en matériaux et en salaires. Si quelqu’un est intéressé à soutenir notre travail sur l’ADNe, veuillez envisager de faire un don à l’Ocean Wise Whales Initiative ou d’adopter symboliquement un épaulard par le biais du Programme d’adoption des épaulards. Ces fonds nous aident également à affiner et à publier nos méthodes, ce qui signifie que davantage de baleines dans le monde bénéficieront de cette approche moins invasive de collecte d’ADN.

EL : Je suis d’accord avec ce que Chloé a dit ! Le travail de l’équipe des baleines sur le terrain et en laboratoire dépend des dons à l’Ocean Wise Whales Initiative et du financement du Programme d’adoption des épaulards.

Pour en savoir plus sur l’Ocean Wise Whales Initiative, cliquez ici.