Chishuru, un éléphant d'Afrique mâle, indique une odeur cible pendant les essais. Crédit :Graham Alexander
Pendant 27 ans, l'Angola a été en proie à la guerre civile. Un demi-million de vies humaines ont été perdues et la faune, trop, a été décimé pour soutenir les troupes. Les rhinocéros et les éléphants sont devenus des cibles précieuses - la corne de rhinocéros et l'ivoire ont servi de monnaie d'échange pour les armes parmi les forces rebelles.
Pendant le conflit, les populations d'éléphants ont traversé la frontière vers le Botswana, Zambie et République démocratique du Congo. Lorsque la guerre a pris fin en 2002, les populations animales ont lentement commencé à retourner dans leurs pâturages d'avant le conflit. Mais un énorme problème subsistait :des millions de mines terrestres étaient encore in situ et non explosé à travers l'Angola. De nombreux éléphants ont été tués et mutilés par les explosifs alors qu'ils tentaient de se recoloniser.
Les données recueillies sur les éléphants munis de colliers se déplaçant dans les zones touchées ont montré que les troupeaux évitaient les champs de mines. Cela suggérait qu'au moins certains des éléphants de retour avaient associé les champs de mines au danger. Sur quoi pourrait se fonder cette association ? Les éléphants évitant les champs de mines en avaient-ils vu d'autres tués dans ces zones ? Ou avaient-ils associé l'odeur des mines terrestres au danger, extrapoler le risque à d'autres zones où l'odeur était présente?
Nous n'avons pas pu répondre à toutes ces questions. Pour affiner notre recherche, mes collègues et moi avons cherché à savoir si les éléphants pouvaient sentir le principal composant des mines terrestres – le trinitrotoluène (TNT).
Le TNT a une faible volatilité - la facilité avec laquelle une substance se déplace dans la colonne d'air. Cela rend difficile la détection à l'aide de l'odorat. Mais certains animaux sont d'excellents renifleurs de mines terrestres, parmi lesquels les chiens et les rats gambiens en poche. Les abeilles sont également douées pour cela.
Aspect génétique
Ce qui donne à un animal un large sens de l'odorat se résume au nombre de différents types de récepteurs olfactifs dont il dispose, et ceci est déterminé par les gènes de l'espèce.
Les éléphants d'Afrique ont plus du double du nombre de gènes associés à la réception olfactive par rapport aux chiens :environ 2000 contre 811 pour les chiens. Cela suggère que l'olfaction doit jouer un rôle énorme dans la vie des éléphants. En réalité, les éléphants ont le nombre le plus élevé de toutes les espèces testées à ce jour, ce qui signifie qu'ils pourraient très probablement être les meilleurs odorants du règne animal.
Non seulement nous étions impatients de savoir s'ils pouvaient détecter le TNT par olfaction, mais aussi comment leurs capacités par rapport à celles des hautement qualifiés, Chiens détecteurs de TNT.
Pour faire ça, nous avons demandé l'aide de trois éléphants d'Afrique à « Adventures With Elephants » - un centre de tourisme éducatif axé sur la sensibilisation à la conservation. En utilisant des techniques de formation basées sur la récompense, nous avons entraîné les éléphants à indiquer chaque fois qu'ils pouvaient sentir le TNT parmi une file d'attente, échantillons non malodorants initialement puis plus tard, odeurs de distraction très volatiles.
Les échantillons étaient des papiers filtres individuels chargés de traces de l'une des odeurs suivantes :TNT; pétrole; acétone; eau de Javel; détergent; thé; ou rien du tout (blancs). Ces papiers filtres, ou des échantillons, ont été placés individuellement dans un seau, et des seaux d'échantillons (huit au total) ont été placés à 6 mètres l'un de l'autre, en ligne droite. Les éléphants ont été entraînés à marcher le long de la ligne et à examiner chaque seau, levant leur patte avant et l'agitant au-dessus du seau sélectionné chaque fois qu'ils pensaient pouvoir sentir le TNT.
Les résultats suggèrent que les éléphants sont encore meilleurs à un aspect du processus de reniflement que les chiens, les animaux actuellement considérés comme l'étalon-or dans la détection des mines terrestres.
Sensibilité et sélectivité
Deux métriques, sensibilité et sélectivité, sont extrêmement importants dans la science de la détection. Les mesures de ceux-ci permettent aux chercheurs de comprendre les performances d'un biodétecteur tel qu'un chien ou un éléphant. Ils permettent également des comparaisons entre les espèces.
Les éléphants n'ont manqué qu'un seul des 97 échantillons de TNT au cours de nos essais. Cela s'est traduit par un score de sensibilité phénoménal de 99,7 %. La sensibilité est la propension à indiquer chaque fois qu'une substance cible (dans ce cas le TNT) est présente. En comparaison, les scores de sensibilité pour les chiens détecteurs de TNT ont été rapportés à 93,7 %.
Les éléphants n'ont fait que six indications faussement positives, confondre cinq des 53 échantillons d'acétone et un des 24 échantillons d'essence pour le TNT. Cette fréquence incroyablement faible de faux positifs a entraîné un score de sélectivité respectable, c'est-à-dire la propension à n'indiquer que TNT, et pas n'importe quelle substance odorante – de 95,1 %. C'est un peu en deçà du score de 100 % rapporté pour les chiens.
Nos résultats indiquent que les éléphants sont près de 5% plus susceptibles que les chiens d'indiquer la présence de TNT lorsque, En réalité, il n'y en a pas. Mais les chiens sont près de 6% plus susceptibles de rater le TNT que les éléphants. Il vaut évidemment mieux que les détecteurs TNT soient sujets aux faux positifs plutôt qu'aux faux négatifs :en fait, cela pourrait faire la différence entre la vie et la mort.
Application du monde réel
Cela signifie-t-il donc que les éléphants devraient prendre en charge les tâches des chiens renifleurs de TNT ?
Non, absolument pas. Nous n'avons aucunement l'intention de mettre les éléphants en danger :leur taille et leur poids les rendent totalement inadaptés à être des détecteurs TNT sur le terrain.
Mais les équipes d'éléphants éloignés pourraient apporter un soutien précieux aux opérations de déminage en cours dans des pays comme l'Angola.
Les échantillons collectés via le traçage à distance des odeurs d'explosifs par des véhicules sans pilote tels que des drones pourraient être envoyés aux éléphants pour un dépistage. Les informations recueillies auprès des éléphants de détection de TNT pourraient être transmises aux équipes de déminage travaillant en première ligne, avant même leur déploiement. Ce système d'alerte précoce pourrait potentiellement sauver la vie des démineurs et de leurs compagnons biocapteurs dédiés.
D'autres domaines à explorer
La capacité des éléphants à identifier et à distinguer correctement une odeur apprise d'autres odeurs suggère qu'ils peuvent également être utiles dans d'autres domaines de biocapteurs tels que la détection précoce des maladies.
Les chiens détecteurs sont utilisés en milieu médical et biologique. Je les ai moi-même utilisés comme modèle biologiquement pertinent pour démontrer que les additionneurs de bouffées sont indétectables par olfaction.
Des chiens spécialement dressés dépistent déjà les cancers, Diabète, épilepsie, envahisseurs exotiques, microbes et parasites nuisibles. Certains chiens olfactifs sont même capables de faire correspondre les échantillons collectés à des individus, renoncer au besoin de tests génétiques coûteux et longs. La performance des chiens dans ces domaines est, dans la plupart des cas, s'avère plus fiable que les appareils mécaniques.
Les éléphants pourraient rivaliser avec les capacités de sensibilité des chiens dans ces domaines, comme ils l'ont fait pour la détection de TNT. Ils nécessitent moins de formation d'entretien que les chiens pour les garder sur l'odeur cible. Nos éléphants ont pu répéter les mêmes tests avec un grand succès un an après leur dernier essai, sans formation d'entretien intermédiaire.
En outre, étant donné leur longévité - ils peuvent vivre jusqu'à environ 60 ans dans la nature - les éléphants, une fois formé, pourraient servir de biocapteurs de longue date qui survivent de loin à leurs homologues biocapteurs actuels.
Et, surtout, Les tâches biologiquement appropriées qui engagent des comportements naturels pour obtenir une récompense sont très stimulantes pour les animaux en captivité. Ainsi, non seulement les éléphants pourraient potentiellement sauver des vies tout en flairant le danger, mais ils pourraient en même temps s'amuser.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.