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Comment attraper un poisson mort: utiliser l'ADNe pour reconstituer les abondances de poissons du passé

Révision: Kuwae, M. et coll. L'ADN sédimentaire suit les changements décennaux-centenaires de l'abondance des espèces de poissons. Commun. Biol. (2020). doi: 10.1038 / s42003-020-01282-9

Une histoire de trop peu de queues

Combien de poissons vivent dans l'océan? C’est difficile de répondre car l’estimation de l’abondance des poissons nécessite un bras et une jambe – ou plutôt une nageoire et une queue. Compte tenu de leur grande mobilité et de leurs vastes habitats, les poissons sont pour la plupart invisibles pour nous, ce qui rend l'étude des populations de poissons particulièrement difficile. Pour estimer les populations de poissons vivants, les scientifiques se fondent sur des données collectées à partir de sources multiples – y compris les prises des pêcheurs, les données océanographiques et les études écologiques.

Pour voir comment les populations de poissons sont dénombrées, regardez cette vidéo de Pêches et Océans Canada.

Sur les 18 000 espèces de poissons sur terre, seules quelques-unes sont évaluées chaque année. Ce sont généralement des espèces rentables, particulièrement importantes du point de vue écologique ou menacées. Bien que nous connaissions pas mal d'informations sur les populations de poissons d'aujourd'hui, nous en savons beaucoup moins sur ce à quoi ressemblaient ces populations dans le passé. Même pour les espèces évaluées annuellement, les registres de surveillance ne remontent qu'à un siècle environ. En conséquence, l'historique de l'abondance des poissons pour la majorité des espèces de poissons est mal compris ou totalement inconnu.

Pourquoi voudrions-nous connaître les populations de poissons historiques? D'une part, nous avons observé que de nombreuses populations de poissons fluctuent considérablement au fil du temps. Il se peut que ces booms et bustes soient des fluctuations naturelles du système, car les poissons réagissent aux changements réguliers des cycles océaniques ou climatiques – ou il se pourrait que ces modèles soient causés par des pressions humaines comme la pêche ou le réchauffement climatique. En reconstituant les populations de poissons historiques et en observant leur dynamique à une époque antérieure à l'intense pression humaine, nous serons peut-être mieux en mesure de déterminer la cause des fluctuations actuelles et d'identifier quelle force a le plus d'impact sur les espèces de poissons aujourd'hui. Et cela signifie que nous pourrions mieux les gérer et les conserver à l'avenir!

Pêche sans pêche

Alors, comment les scientifiques proposent-ils de reconstituer les abondances historiques de poissons? Quelles preuves les poissons laissent-ils lorsqu'ils meurent? La réponse: ADN – ADN environnemental (eDNA) pour être plus spécifique. Les techniques d'eDNA impliquent l'analyse des séquences génétiques d'ADN à partir d'échantillons environnementaux en vrac de roches, d'eau ou de sol. Tout comme nous laissons de l'ADN partout – comme des cellules de peaux mortes qui s'écaillent lorsque nous grattons une démangeaison ou des cheveux lorsque nous nous toilettons – les animaux laissent également de l'ADN partout dans leur environnement. Et, lorsque les organismes marins meurent et coulent sur le fond marin, leurs corps continuent de libérer de l'ADN dans l'environnement à mesure qu'ils se décomposent. De nouveaux sédiments ou débris se déposent sur le fond marin pendant 10 à 100 ans et enfouissent l'ADN qui, dans les bonnes conditions (froid et mal oxygéné), peut être conservé pendant des siècles!

Les scientifiques proposent d’utiliser ces archives d’ADN préservées dans les sédiments des fonds marins pour comprendre qui était vivant il y a 100 ans. Des études récentes ont montré que l'abondance de l'eDNA des poissons reflète le nombre de poissons vivants fournissant l'ADNe.. Mais, ce qui reste à tester, c'est si l'ADN e ancien bien conservé correspond également à l'abondance de poissons qui auraient fourni l'ADN il y a des siècles.

Beppu Bay, Japon – le site de cette étude de Kuwae et al. Carte gracieuseté de Google Maps

Les recherches japonaises du Dr Kuwae et d'autres ont tenté de tester si l'ADNe des sédiments anciens suivait les abondances historiques de poissons de la baie de Beppu, au Japon. Ce site est idéal pour cette étude car ici, les conditions des sédiments sont bénéfiques pour la préservation de l'ADN et il existe de bons enregistrements d'abondance de poissons des 50 à 100 dernières années pour trois principales espèces de poissons – l'anchois japonais, la sardine japonaise et le maquereau. Ces données comprennent des rapports sur les prises de poissons et les restes de poissons fossilisés (principalement des écailles de poisson) dans les sédiments, ce qui est considéré comme proportionnel à l'abondance des poissons dans les eaux au-dessus.

L'équipe de chercheurs a obtenu des carottes de sédiments de la baie de Beppu. Ils coupent les carottes en tranches, les tranches les plus basses représentant les sédiments les plus anciens. L'ADN a été extrait de chaque tranche de sédiment et une méthode appelée réaction quantitative en chaîne par polymérase en temps réel (qPCR) a été utilisée pour identifier les espèces de poissons dans la région et estimer leur abondance. Ces valeurs ont été comparées aux nombres connus de chaque espèce de poisson à partir des données annuelles sur les prises de poisson et de l'abondance à l'échelle des poissons pour voir dans quelle mesure les abondances d'ADN correspondent aux populations de poissons au fil du temps.

Des découvertes précieuses sur les fonds marins

En utilisant d'anciennes techniques d'ADNe, Kuwae et ses collègues scientifiques ont détecté de l'ADN d'anchois, de sardine et de chinchard dans des sédiments vieux de 300 ans! Les concentrations d'ADNe dans les sédiments étaient bien corrélées avec les données de capture de poisson pour toutes les espèces, et ont même capturé la dynamique bien connue des populations de poissons sur des échelles de temps plus courtes (~ 10-100 ans), comme l'alternance de pics entre les populations d'anchois et de sardine.

Les trois espèces cibles étudiées pour cette étude – a. Anchois japonais (Engraulis japonicus), b. Sardine japonaise (S. melanostictus) et C. jack maquereau (Tranchurus japonicus). Chiffres fournis avec l'aimable autorisation de Wikipedia et Creative Commons.

En fin de compte, la méthode proposée par le Dr Kuwae et ses collègues semble être une technique viable pour reconstituer les abondances historiques de poissons sur des échelles de temps allant de dizaines à centaines d'années. Cependant, l'utilité et la précision de cette méthode sont probablement variables selon l'habitat en fonction de ses conditions à long terme et de sa stabilité à l'appui de la préservation de l'ADN, ce qui nécessitera des recherches futures. Bien qu'elle n'en soit qu'à ses débuts, cette méthode semble prometteuse de compléter fortement les évaluations traditionnelles des relevés halieutiques. Avec de la chance et un travail acharné, nous parviendrons à mieux comprendre les populations de poissons du passé – ce qui peut nous aider à faire un meilleur travail de gestion et de conservation aujourd'hui et à l'avenir.


Avez-vous trouvé cette recherche intéressante? Envie d'en savoir plus? Voir cet article des auteurs de l'étude décrivant leurs recherches.

Je suis actuellement doctorant en 3e année d’océanographie biologique à l’Université d’Hawaï à Manoa. J'utilise l'ADN trouvé dans l'environnement (eDNA), comme un scientifique médico-légal, pour détecter les animaux des grands fonds et où ils vivent. Une grande partie de mes travaux servira à caractériser des zones du fond marin abyssal réservées à l'exploitation minière en haute mer (la zone de Clarion-Clipperton). Lorsque je n’étudie pas l’océan, je suis très probablement en pleine mer, nageant le long des magnifiques côtes d’O'ahu.

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