La détection des espèces par l`ADN environnemental - Gt-ibma

MASTER SCIENCES DES SOCIETES ET DE LEUR
ENVIRONNEMENT
Mention : Géographie, Environnement, Territoires
Spécialité : « Connaissance, gestion et mise en valeur des
espaces aquatiques continentaux »
Année 2012 - 2013
LA DETECTION DES ESPECES
PAR L’ADN ENVIRONNEMENTAL :
VERS UN NOUVEL OUTIL DE
VEILLE ECOLOGIQUE DES
MILIEUX AQUATIQUES
STAGNANTS
PAR PAULINE JEAN
Organisme d’accueil :
17, rue du Lac Saint-André
Bâtiment Koala
Savoie Technolac
73375 Le Bourget du Lac
Membres du jury :
M. Tony DEJEAN
Président de SPYGEN
M. Hervé PIEGAY
Directeur de recherches CNRS
M. Pierre SAGNES
Maître de conférences à
l’Université Lyon 1

Crédits photos :
Du coin supérieur gauche au coin inférieur droit :
Cistude d’Europe (Emys orbicularis), Photo : SPYGEN
Zwetschgenmatte dans la Réserve naturelle de la Petite Camargue Alsacienne, Photo : Pauline Jean
Orthétrum reticulé (Orthetrum cancellatum), Photo : Pauline Jean
La Heïd dans la Réserve naturelle de la Petite Camargue Alsacienne, Photo : Pauline Jean
Ecrevisse de Louisiane (Procambarus clarkii), Photo : http://www.eau-artois-picardie.fr/Les-especes-
invasives.html

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REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier dans un premier temps Tony DEJEAN, président de la société SPYGEN, pour
m’avoir accueillie au sein de sa structure, pour m’avoir épaulée tout au long de ces six mois et pour
avoir pris le temps de répondre à mes nombreuses questions.
Merci à Alice VALENTINI et à Coline GABORIAUD, pour m’avoir formée et aidée lors des analyses en
laboratoire.
Un grand merci également à toute l’équipe de la société SPYGEN : les trois personnes citées
précédemment, Eva BELLEMAIN, Delphine COLOMBET, ainsi que Damien FONTAINE et Raphael
CIVADE, pour leur bonne humeur quotidienne et leur gentillesse. Beaucoup de choses apprises avec
eux dans des domaines divers, notamment grâce à la « minute culture » à chaque repas !
Puis, dans le désordre, je tiens à remercier les personnes extérieures à la société : Nicolas POULET
(ONEMA) et Jessica THEVENOT (MNHN) pour leur aide durant les entretiens ; Anthony OLIVIER (Tour
du Valat), Sébastien FICHEUX (Tour du Valat), Claire KOENIG (Tour du Valat), Christiane JAKOB
(ONCFS), Jean-Yves GEORGES (IPHC) et Guillaume BAZIN (IPHC) pour leur accueil et leur aide lors des
prélèvements des échantillons d’eau en Camargue et en Petite Camargue Alsacienne et pour la
réalisation des inventaires classiques en parallèle ; Pierre SAGNES (Université Lyon 1) pour son
accompagnement universitaire ; et enfin toutes les personnes qui ont pris le temps de répondre à
mon questionnaire.

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TABLE DES MATIERES
Remerciements ................................................................................................................................................ 3
1 Introduction ............................................................................................................................................. 6
1.1 Présentation de la structure d'accueil ........................................................................................................ 6
1.2 Synthèse bibliographique : la détection des espèces en milieu aquatique, une nouvelle approche basée
sur l'adn environnemental .................................................................................................................................. 6
1.2.1 Le statut des espèces aquatiques et les méthodes d’inventaire existantes .......................................... 7
1.2.1.1 Les espèces menacées et protégées ............................................................................................. 7
1.2.1.2 Les espèces exotiques et exotiques envahissantes ...................................................................... 8
1.2.1.3 Des espèces parfois difficiles à détecter ..................................................................................... 10
1.2.2 Une nouvelle méthode pour la détection des espèces aquatiques : l'ADN environnemental (ADNe) 11
1.2.2.1 Qu'est-ce que l'ADN environnemental? ..................................................................................... 11
1.2.2.2 Les utilisations de l'ADN environnemental ................................................................................. 11
1.2.2.3 Les étapes d'un projet d'ADN environnemental ......................................................................... 14
1.2.2.4 Les intérêts et les limites de la méthode d'ADN environnemental ............................................ 16
1.2.3 Conclusion et Perspectives .................................................................................................................. 17
1.3 Description de l'étude .............................................................................................................................. 18
2 Entretiens .............................................................................................................................................. 19
2.1 Protocole d’entretien ............................................................................................................................... 19
2.1.1 But des entretiens ............................................................................................................................... 19
2.1.2 Population étudiée .............................................................................................................................. 19
2.1.3 Processus d’entretien .......................................................................................................................... 21
2.1.3.1 Les questions posées .................................................................................................................. 21
2.1.3.2 Mise en œuvre des entretiens .................................................................................................... 21
2.1.3.3 Traitement des résultats ............................................................................................................. 21
2.2 Analyse des résultats ................................................................................................................................ 22
2.2.1 Objectif 1 : Déterminer les groupes taxonomiques à suivre dans le cadre d’un outil de veille
écologique. ................................................................................................................................................... 22
2.2.2 Objectif 2 : Identifier les structures qui pourraient intégrer l’outil de veille écologique dans leur
programme et qui souhaiteraient devenir partenaires du réseau ADNe. .................................................... 23
2.2.3 Objectif 3 : Déterminer l’utilité d’une carte de répartition des espèces pour les différentes personnes
interrogées. .................................................................................................................................................. 25
2.3 Vision critique des entretiens ................................................................................................................... 27
2.4 Synthèse des entretiens............................................................................................................................ 27
3 Etudes comparatives .............................................................................................................................. 29
3.1 Introduction.............................................................................................................................................. 29
3.2 Matériel et Méthodes .............................................................................................................................. 30
3.2.1 Méthodes d’inventaire utilisées .......................................................................................................... 30
3.2.1.1 Les méthodes d’inventaire classiques ........................................................................................ 30
3.2.1.2 Les méthodes d’inventaire basées sur l’étude de l’ADNe.......................................................... 32

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3.2.2 Analyses en laboratoire ....................................................................................................................... 34
3.2.2.1 Extraction d’ADN et tests d’inhibition ........................................................................................ 34
3.2.2.2 Amplification de l’ADN par PCR quantitative et analyse des résultats pour la méthode de
barcoding ADNe ....................................................................................................................................... 34
3.2.2.3 Amplification de l’ADN par PCR classique, séquençage et analyses bioinformatiques pour la
méthode de métabarcoding ADNe .......................................................................................................... 35
3.3 Résultats................................................................................................................................................... 36
3.3.1 Comparaison entre deux méthodes de barcoding ADNe et les méthodes d’inventaire classiques .... 36
3.3.1.1 Les deux méthodes de barcoding ADNe ..................................................................................... 36
3.3.1.2 Les méthodes de barcoding ADNe et les méthodes d’inventaire classique ............................... 37
3.3.2 Comparaison entre la méthode de metabarcoding ADNe et les méthodes d’inventaire classiques .. 39
3.3.2.1 Etude sur les Odonates ............................................................................................................... 39
3.3.2.2 Etude sur les Poissons ................................................................................................................. 40
3.4 Discussion et Perspectives ........................................................................................................................ 42
3.4.1 Efficacité des méthodes d’inventaire basées sur l’étude de l’ADNe ................................................... 42
3.4.1.1 Dans le cas du barcoding ADNe .................................................................................................. 42
3.4.1.2 Dans le cas du metabarcoding ADNe : ........................................................................................ 42
3.4.2 Vers un nouvel outil de veille écologique ............................................................................................ 44
4 Valorisation des données : création d'une carte interactive................................................................... 46
4.1 Introduction.............................................................................................................................................. 46
4.2 Présentation des maquettes proposées pour les différentes vues de la carte interactive ....................... 47
4.2.1 Distribution d'une espèce cible ........................................................................................................... 47
4.2.2 Liste d'espèces présentes sur une maille donnée ............................................................................... 51
4.3 Perspectives ............................................................................................................................................. 51
5 Conclusion Générale .............................................................................................................................. 54
Bibliographie .................................................................................................................................................. 55
Liste des figures .............................................................................................................................................. 60
Liste des tableaux ........................................................................................................................................... 61