Partout dans le monde, les populations de nombreuses espèces bien-aimées déclinent à un rythme croissant. Selon une sombre projection, jusqu'à 40 % des espèces du monde pourraient avoir disparu d'ici 2050. De manière alarmante, bon nombre de ces déclins sont causés par des menaces pour lesquelles il existe peu de solutions.

De nombreuses espèces dépendent désormais des programmes d'élevage de conservation pour leur survie. Mais ces programmes n'encouragent généralement pas les espèces à s'adapter et à survivre dans la nature aux côtés de menaces insolubles telles que le changement climatique et les maladies.

Cela signifie que certaines espèces ne peuvent plus exister à l'état sauvage, ce qui entraîne des effets majeurs en aval sur l'écosystème. Considérez, par exemple, comment un récif corallien aurait du mal à fonctionner sans coraux.

Et s'il y avait un autre moyen ? Mes collègues et moi avons développé une méthode d'intervention qui vise à donner aux espèces menacées les caractéristiques génétiques dont elles ont besoin pour survivre dans la nature.

Mettre la théorie en pratique

Au fil des générations, la sélection naturelle permet aux espèces de s'adapter aux menaces. Mais dans de nombreux cas aujourd'hui, la vitesse à laquelle les menaces se développent dépasse la capacité d'adaptation des espèces.

Ce problème est particulièrement apparent chez les animaux sauvages menacés par de nouvelles maladies infectieuses émergentes telles que la chytridiomycose chez les amphibiens et chez les espèces affectées par le climat telles que les coraux.

La boîte à outils que mes collègues et moi avons développée s'appelle « intervention génétique ciblée » ou TGI. Il fonctionne en augmentant l'occurrence ou la fréquence des caractéristiques génétiques qui ont un impact sur l'aptitude d'un organisme en présence de la menace. Nous décrivons la méthode dans un document de recherche récent.

La boîte à outils implique la sélection artificielle et la biologie synthétique. Ces outils sont bien établis dans l'agriculture et la médecine, mais relativement peu testés en tant qu'outils de conservation. Nous les expliquons plus en détail ci-dessous.

De nombreux outils de notre boîte à outils TGI ont été discutés en théorie dans la littérature sur la conservation au cours des dernières décennies. Mais les développements rapides du séquençage du génome et de la biologie synthétique signifient que certains sont désormais possibles dans la pratique.

Les développements ont facilité la compréhension de la base génétique des caractéristiques qui permettent à une espèce de s'adapter et de les manipuler.

Qu'est-ce que la sélection artificielle ?

Les humains utilisent depuis longtemps la sélection artificielle (ou phénotypique) pour promouvoir les caractéristiques souhaitables chez les animaux et les plantes élevés pour la compagnie ou la nourriture. Cette altération génétique a conduit à des organismes, tels que les chiens domestiques et le maïs, qui sont radicalement différents de leurs progéniteurs sauvages.

La sélection artificielle traditionnelle peut conduire à des résultats, tels que des taux de consanguinité élevés, qui affectent la santé et la résilience de l'organisme et sont indésirables pour la conservation. Si vous avez déjà possédé un chien de race pure, vous connaissez peut-être certaines de ces maladies génétiques.

Et lorsqu'il s'agit de conservation, déterminer quels individus d'une espèce sont résistants à, disons, un agent pathogène mortel impliquerait d'exposer l'animal à la menace, ce qui n'est clairement pas dans l'intérêt de la préservation de l'espèce.

Les scientifiques de l'industrie de l'élevage ont développé une nouvelle approche pour contourner ces problèmes. Appelée sélection génomique, elle combine des données issues de travaux de laboratoire (comme un essai de maladie) avec les informations génétiques des animaux pour prédire quels individus portent des caractéristiques génétiques propices à l'adaptation.

Ces individus sont ensuite choisis pour la reproduction. Au cours des générations suivantes, la capacité d'une population à survivre face à des menaces omniprésentes augmente.

La sélection génomique a permis d'obtenir des saumons et du bétail résistants aux maladies qui produisent plus de lait et tolèrent mieux la chaleur. Mais il reste à tester en conservation.

Qu'est-ce que la biologie synthétique ?

La biologie synthétique est une boîte à outils pour promouvoir le changement dans les organismes. Il comprend des méthodes telles que la transgenèse et l'édition de gènes, qui peuvent être utilisées pour introduire des gènes perdus ou nouveaux ou modifier des caractéristiques génétiques spécifiques.

Les outils récents de biologie synthétique tels que CRISPR-Cas9 ont créé un buzz dans le monde médical et commencent également à attirer l'attention des biologistes de la conservation.

De tels outils peuvent modifier avec précision les caractéristiques génétiques ciblées d'un organisme individuel, le rendant plus apte à s'adapter, tout en laissant le reste du génome intact. Les modifications génétiques sont ensuite transmises aux générations suivantes.

La méthode réduit la probabilité de modifications génétiques involontaires pouvant survenir avec la sélection artificielle.

Des méthodes de biologie synthétique sont actuellement testées pour la conservation de plusieurs espèces à travers le monde. Il s'agit notamment du châtaignier et du putois d'Amérique aux États-Unis, et des coraux en Australie.

Je travaille avec des chercheurs de l'Université de Melbourne pour développer des approches TGI chez les grenouilles australiennes. Nous testons ces approches sur l'emblématique grenouille corroborée du sud et prévoyons de les étendre à d'autres espèces si elles s'avèrent efficaces.

Dans le monde entier, la maladie chytridiomycose dévaste les populations de grenouilles. Causée par le pathogène fongique Batrachochytrium dendrobatidis , il a entraîné l'extinction d'environ 90 espèces de grenouilles et le déclin de pas moins de 500 autres.

De nombreuses espèces de grenouilles dépendent désormais de l'élevage de conservation pour leur survie continue. Il n'existe aucune solution efficace pour restaurer les grenouilles sensibles aux chytrides dans la nature, car le champignon ne peut pas être éradiqué.

Regarder vers l'avenir

Comme pour de nombreuses approches de conservation, une intervention génétique ciblée impliquera probablement des compromis. Par exemple, les caractéristiques génétiques qui rendent une espèce résistante à une maladie peuvent la rendre plus sensible à une autre.

Mais le rythme rapide du déclin des espèces signifie que nous devrions tester ces solutions potentielles avant qu'il ne soit trop tard. Plus longtemps les espèces sont absentes d'un écosystème, plus grandes sont les chances de changements environnementaux irréversibles.

Toute intervention génétique de ce type devrait impliquer toutes les parties prenantes, y compris les peuples autochtones et les communautés locales. Et des précautions doivent être prises pour s'assurer que les espèces sont aptes à être relâchées et ne présentent aucun risque pour l'environnement.

En portant le concept de TGI à l'attention du public, du gouvernement et d'autres scientifiques, nous espérons stimuler la discussion et encourager la recherche sur ses risques et ses avantages.