Le barcoding ADN : un outil pour étudier la biodiversité des invertébrés terrestres

Une publication de Thibaud Decaëns, David Porco et Rodolphe Rougerie, chercheurs en écologie et en zoologie, sur la méthode du barcoding ADN et ses multiples applications à l’étude de la biodiversité. Cet article a été publié en octobre 2013 dans la rubrique « Regards et débats sur la biodiversité » de la Société Française d’Ecologie (SFE).

Introduction : Les invertébrés terrestres, une grande diversité d’espèces à explorer

Les invertébrés terrestres, c’est-à-dire les animaux non vertébrés vivant dans les écosystèmes terrestres, sont de loin les organismes les plus diversifiés de notre planète (Gullan & Cranston 2010). On y dénombre des millions d’espèces d’insectes et d’autres formes de vie remplissant de nombreuses fonctions écologiques et interagissant de façon contrastée avec les sociétés humaines (voir le regard n°28 de S. Barot et F. Dubs sur cette plateforme). Alors que certaines participent à la production de ressources ou de « services environnementaux » bénéfiques aux sociétés humaines (cf. les regards n°4, n°30 et n°46), d’autres se distinguent au contraire par leur capacité à s’attaquer aux cultures ou à véhiculer des pathogènes transmissibles à l’homme (voir par ex. les regards n°18 et n°24).

Malgré leur importance écologique et économique, la connaissance systématique (taxonomique*) de ces organismes est encore très insuffisante. A l’heure actuelle, nous n’avons probablement pas découvert plus de 20% de leur diversité mondiale (Primack 2000), et cet important déficit taxonomique* représente un frein considérable pour toute étude visant à décrire leurs patrons de biodiversité quelle que soit l’échelle considérée (Janzen 2004; Condon et al. 2008; Decaëns 2010; Janzen 2010, et voir le regard n°23).

Si les connaissances sur la taxonomie et la répartition géographique (biogéographie) des invertébrés sont encore embryonnaires, c’est parce que leur identification soulève de nombreuses difficultés. Parmi celles-ci on peut noter (1) une variabilité importante des caractères morphologiques utilisés pour les identifications ; (2) des niveaux élevés de diversité (génétique) non morphologique, dite cryptique ; (3) le caractère incomplet des clés ou guides d’identification, lorsqu’ils existent, du fait du manque de connaissances sur la diversité des invertébrés (tout particulièrement en région tropicale) ; (4) une inadéquation de ces clés d’identification vis-à-vis de certains stades larvaires ou de certaines castes* d’individus, chez les espèces sociales ; (4) l’exigence d’un niveau d’expertise scientifique élevé pour l’utilisation de ces clés ; (5) une raréfaction progressive des taxonomistes spécialistes de ces groupes, au sein de la communauté scientifique (Decaëns 2010).

Ainsi, nous sommes toujours incapables de quantifier avec précision le nombre d’espèces d’invertébrés qui peuplent notre planète, d’identifier les menaces qui pèsent sur ces organismes et de prédire l’évolution de leurs communautés face aux changements globaux actuels (Wilson 2002). A d’autres échelles, il est encore difficile de décrire avec exactitude la diversité et la structure des communautés locales d’invertébrés, notamment dans les régions tropicales dont les faunes sont à la fois les plus riches et les moins bien connues.

Cependant, une technique d’identification biomoléculaire assez récente, le « barcoding ADN », devrait largement dynamiser les recherches en taxonomie et donc favoriser les progrès des connaissances sur la diversité des invertébrés, la dynamique de leurs communautés, leur rôle dans les écosystèmes et leur évolution.

La méthode du barcoding ADN

Il y a dix ans, Hebert et al. (2003) proposaient pour la première fois le concept de « DNA barcoding » ou « code-barres ADN ». L’approche consiste à utiliser un fragment standard du génome* comme marqueur génétique pour la discrimination des espèces. Le fragment choisi (du moins pour le règne animal) est un morceau du gène dit CO1, un gène mitochondrial* codant pour une sous-unité d’une enzyme clé dans les chaînes de réactions biochimiques de la respiration (métabolisme aérobie), la Cytochrome c Oxydase.

Lire la suite ici