Crédit photo: Bioluminescence 2009 Expedition, NOAA/OER
Comme un monde alien obscur souterrain, la haute mer abrite des habitats uniques et des créatures merveilleusement étranges, des poissons marcheurs aux concombres hérissés en passant par Casper l’octopode ! Couvrant 65 pour cent de la surface de la planète, les grands fonds marins constituent le plus grand écosystème du monde, mais aussi l’un des moins explorés. Cependant, une étude récente par Ramón Gallego et ses collègues, publiée dans Communications Biology, a découvert que les éponges de mer peuvent contenir un catalogue génétique de secrets profonds et salés.
Avec une profondeur moyenne de plus de 3 500 mètres (11 000 pieds), les grands fonds marins constituent une frontière écologique coûteuse. Les pressions immenses, presque des températures gelées et le noir complète de l’obscurité font de l’étude de la vie dans la haute mer l’une des plus grandes teste de biodiversité. Les méthodes conventionnelles pour collectionner de donnée basique près de la surface de l’océan sont d’un coût prohibitif et posent des problèmes techniques dans les eaux plus profondes.
Malgré ces difficultés, c’est crucial de savoir quelles espèces vivent sur les fonds marins et où. Sans cette connaissance, des habitats rares et fragiles— qui inclurent les jardins de coraux et d’eau froide— sont menacés par la surexploitation, le chalutage de fond, la prospection de sites pétroliers et l’exploitation minière de métaux rares en eaux profondes.
Ces années récentes, une méthode relativement peu coûteuse pour collecter des données génétiques d’eau de mer a révolutionné la surveillance et la gestion de la biodiversité dans des zones reculées, tels que les grands fonds Chaque organisme vivant mue l’ADN dans l’air, le sol ou l’eau qui l’entoure. Ce matériau génétique, connue sur le nom « ADN environnemental » ou « ADNe », peut être utilisé à déterminer la présence de différentes espèces. Jusque un échantillon de 500 ml d’eau de mer peut contenir des milliards de cellules muées d’animaux, dont l’ADN peut être extrait pour identifier les espèces récemment passées.
Cependant, ces échantillons sont souvent inondés par les microbes unicellulares et ils comprennent peu d’information sur les coraux, les poissons et les autres grands animaux marins. Les études ont aussi révélé que cette méthode est restreinte à la capture de l’ADN dans une fenêtre temporelle relativement courte—car l’Adné se dégrade au fil du temps et c’est la période pendant laquelle il est détectable et usable.
Des chercheurs du Musée national de Madrid ont récemment mis au point une nouvelle méthode « haute résolution » d’échantillonnage de l’ADN électronique en exploitant le pouvoir filtrant naturel des éponges de mer. Leur approche permet d’obtenir un trésor de données génétiques sans précédent. Les éponges de mer sont des créatures immobiles qui filtrent continuellement de grands volumes d’eau, accumulant naturellement et consommant des particules microscopiques telles que les cellules rejetées par d’autres animaux.
Par rapport aux échantillons d’eau de mer, les éponges de mer peuvent contenir du matériel génétique provenant de zones beaucoup plus étendues. Cela est probablement dû à leur énorme capacité de filtrage, une éponge d’un kilo pompant jusqu’à 24 000 litres d’eau par jour. Une étude réalisée en 2022 a également montré que certaines éponges capturent l’ADN électronique sur une période plus longue que les échantillons d’eau de mer, ce qui en fait un inventaire extrêmement précieux de l’ADN électronique.
Gallego et ses collègues ont prélevé des morceaux de tissu d’un centimètre sur 97 éponges d’eau profonde de quatre espèces de l’Arctique et de l’Atlantique Nord. La précision remarquable de l’ADN électronique obtenu à partir des éponges a permis aux chercheurs d’identifier plus de 400 espèces animales, dont plusieurs « espèces indicatrices » comme les coraux, qui sont utilisées pour aider à identifier les écosystèmes marins vulnérables (EMV).
Les EMV sont des écosystèmes désignés comme « hautement menacés » par les pressions humaines et protégés par la politique des Nations unies contre les pratiques de pêche destructrices. Toutefois, la cartographie de la présence d’espèces indicatrices d’EMV dans les grands fonds marins se heurte actuellement à d’importants obstacles financiers, techniques et logistiques. Les progrès récents en matière de biosurveillance de l’« ADN d’éponge » offrent un outil transformateur et rentable pour informer la gestion et la protection des grands fonds marins.
De manière inattendue, des espèces non indigènes telles que la limule d’Amérique du Nord ont également été observées dans le cadre de l’étude. L’équipe suggère que l’« ADN d’éponge » peut détecter de manière fiable les espèces dont la répartition est modifiée en raison du changement climatique rapide. Par exemple, les auteurs ont trouvé des preuves d’un phénomène appelé « atlantification », selon lequel des espèces typiquement atlantiques colonisent progressivement les eaux arctiques qui se réchauffent.
À l’avenir, l’équipe souhaite identifier les espèces d’éponges qui capturent et stockent le plus d’ADN électronique. Elle espère que cela permettra de collecter des données encore plus détaillées et d’améliorer la rentabilité de la surveillance de la biodiversité des grands fonds marin
Autres lectures
Cai, W., L. R. Harper, E. F. Neave, P. Shum, J. Craggs, M. B. Arias, A. Riesgo et al. 2022. Environmental DNA persistence and fish detection in captive sponges. Molecular Ecology Resources 22(8): 2956–66. https://doi.org/10.1111/1755-0998.13677.
Collins, R. A., O. S. Wangensteen, E. J. O’Gorman, S. Mariani, D. W. Sims and M. J. Genner. 2018. Persistence of environmental DNA in marine systems. Communications Biology 1: 185. https://doi.org/10.1038/s42003-018-0192-6.
Gallego, R., M. B. Arias, A. Corral-Lou, C. Díez-Vives, E. F. Neave, C. Wang, P. Cárdenas, et al. 2024. North Atlantic deep-sea benthic biodiversity unveiled through sponge natural sampler DNA. Communications Biology 7: 1015. https://doi.org/10.1038/s42003-024-06695-4.
