Coûte moins cher, ne nuit pas aux animaux et ne met pas les chercheurs en danger

Les chercheurs rapportent leurs découvertes dans la revue Frontières en génétique.

“Nous avons combiné les méthodologies existantes de telle manière que nous sommes désormais en mesure d’utiliser des échantillons non invasifs pour générer des données à l’échelle du génome”, a déclaré Alida de Flamingh, chercheuse postdoctorale à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign qui a dirigé les travaux avec U. of I. professeur de sciences animales Alfred Roca. “Cela nous permet d’évaluer les populations d’animaux sauvages sans avoir à lancer, capturer ou immobiliser des animaux.”

La collecte d’ADN à partir d’excréments d’éléphants n’est pas nouvelle, a déclaré Roca.

“Des échantillons de matières fécales d’éléphants sont utilisés depuis des décennies pour étudier la génétique des éléphants”, a-t-il déclaré. “Mais cela repose sur des méthodes très lourdes, impliquant souvent des produits chimiques qui, dans certains cas, peuvent être dangereux. Les collections sont volumineuses, difficiles à expédier et doivent être réfrigérées, ce qui rend l’ensemble du processus très coûteux.”

De Flamingh a testé une alternative relativement peu coûteuse : utiliser des cartes de collecte de données de la taille d’une carte postale qui ont été traitées pour empêcher la dégradation des échantillons. Des recherches antérieures ont montré qu’une fois que les échantillons sont étalés sur les cartes, ils peuvent être conservés pendant des mois sans réfrigération.

L’inspiration de l’étude est venue du travail de de Flamingh avec le professeur d’anthropologie de l’U. of I. et co-auteur de l’étude Ripan Malhi, dont le laboratoire se concentre sur l’ADN ancien.

“L’ADN ancien peut être problématique car les échantillons sont dégradés et peuvent produire de très faibles niveaux d’ADN d’espèces cibles”, a déclaré de Flamingh. L’obtention de données génomiques à partir d’excréments peut être tout aussi difficile, avec des concentrations d’ADN d’éléphant inférieures à celles disponibles à partir d’échantillons de sang. “J’ai pensé que cela semblait être une excellente occasion de tester si les mêmes méthodologies pouvaient être appliquées à des échantillons non invasifs pour générer le même type de données.”

L’équipe a d’abord collecté des échantillons d’éléphants de zoo dans le cadre d’expériences conçues pour déterminer combien de temps après la défécation les excréments fourniraient des données génomiques viables. Le zoo et les jardins de Jacksonville en Floride et les jardins zoologiques de Dallas ont permis à l’équipe de collecter des échantillons de leurs éléphants de savane africaine. Les chercheurs ont récupéré les échantillons immédiatement après la défécation et 24, 48 et 72 heures plus tard.

Leurs tests ont révélé que même les excréments de trois jours produisaient suffisamment d’ADN pour les études génomiques des éléphants.

Les chercheurs ont ensuite testé leur approche sur des échantillons prélevés sur des éléphants sauvages de savane africaine. Collaborateur de l’étude et co-auteur Rudi van Aarde, professeur émérite de zoologie et d’entomologie à l’Université de Pretoria, Afrique du Sud, et ses collègues ont utilisé les cartes pour collecter des échantillons de bouse d’éléphant après avoir identifié un ensemble géographiquement et écologiquement diversifié de zones sauvages à travers le Sud Afrique.

En exécutant les données de séquence obtenues à partir des cartes via des bases de données génomiques, l’équipe a trouvé un trésor d’informations dans les excréments.

“J’ai été surpris”, a déclaré Roca. “Je pensais que nous pourrions obtenir de l’ADN d’éléphant à partir des cartes, mais je pensais à environ 2%. Cependant, en moyenne, plus de 12% de l’ADN était attribué à l’éléphant.”

Ceci a été réalisé sans utiliser de méthodes de laboratoire qui ne ciblent que l’ADN d’éléphant, une procédure coûteuse et longue, ont déclaré les chercheurs. En conséquence, chaque échantillon a fourni une grande quantité de données sur l’éléphant, la composition microbienne de son intestin, son habitat et son régime alimentaire. Les chercheurs ont même détecté l’ADN de papillons et d’autres arthropodes qui interagissent avec les excréments après leur dépôt.

“Il est vraiment utile d’avoir une idée de tout ce qui s’y trouve, car vous pouvez maintenant commencer à poser des questions, non seulement sur les génomes des éléphants, mais aussi sur des choses comme leur santé, leur régime alimentaire et la présence éventuelle d’agents pathogènes ou de parasites”, a déclaré de Flamingh.

En ce qui concerne les génomes des éléphants, les résultats sont comparables à ceux obtenus via des échantillons de sang, a déclaré Roca.

“Vous pouvez explorer la connectivité des différentes populations d’éléphants, le niveau de diversité génétique, le niveau de consanguinité et de parenté entre les éléphants”, a-t-il déclaré. “Et je dirais qu’il y a de nombreuses raisons pour lesquelles vous ne voulez pas avoir à prélever des échantillons de sang sur des éléphants sauvages.”

“Il est possible de faire ce que vous pourriez faire avec du sang, mais cela va au-delà”, a déclaré de Flamingh. “Vous pouvez maintenant faire des analyses que vous ne pouviez pas faire auparavant avec l’ADN sanguin, qui ne fournit que des informations sur le génome de l’éléphant.”

De Flamingh est chercheur postdoctoral et Malhi et Roca sont professeurs au Carl R. Woese Institute for Genomic Biology à l’U. of I.

Le Fonds international pour la protection des animaux, l’Unité de recherche sur l’écologie de la conservation de l’Université de Pretoria et le Fonds de conservation de l’éléphant d’Afrique du US Fish and Wildlife Service ont soutenu cette recherche.