pports des technques d’dentfcaton génétque pour les études de terran : sexage, parenté et taxonome.


Les projets de recherche en écologie des populations, en éco-éthologie ou en éco-physiologie sont en grande partie basés sur des observations de terrain, fournissant des données démographiques, comportementales et/ou physiologiques. Suivant le protocole, les projets souffrent d’imprécisions concernant l’identification d’un individu, son appartenance à une population, ou à une espèce. Ces difficultés se rencontrent dans tout le règne animal, même chez les animaux « plus visibles » comme les mammifères et les oiseaux, pour lesquels une identification pourrait pourtant paraître plus aisée que chez la plupart des Invertébrés. Les techniques actuelles de Biologie Moléculaire permettent rapidement de compléter ces observations de terrain par des données de sexage, d’identité, de parenté et de taxonomie. A partir de tous types de tissus contenant des cellules nucléées, il est possible d’analyser l’ADN génomique et de caractériser génétiquement un individu. Différents marqueurs moléculaires permettent ces analyses en fonction du degré de polymorphisme qu’ils révèlent. Grâce aux techniques actuelles nécessitant peu d’ADN, les prélèvements biologiques peuvent être peu ou pas invasifs pour un animal capturé ou non (plumes, poils, goutte de sang, salive, excréments).
1. La détermination du sexe et de l’identité d’un individu observé est impossible en l’absence de dimorphisme ou de dichromatisme entre les individus. Les observations comportementales peuvent donner des indices tout comme induire en erreur, comme chez les tamarins pinchés (Saguinus oedipus) où les mâles s’occupent également des jeunes (Tardif et al., 1984). Le caryotype (Ansari et al., 1988), des marqueurs très polymorphes (microsatellites, RAPDs, …), ainsi que des marqueurs spécifiques des chromosomes sexuels (X ou Y chez les mammifères, Wilson & Erlandsson, 1998 ; Z ou W chez les oiseaux, Ellegren, 1996) sont utilisés pour des études à l’échelle d’un individu (sexage, identité). Ces données permettent d’estimer précisément le sex-ratio d’une population, de compléter les traits d’histoire de vie d’un individu bien identifié et par exemple de vérifier les théories établies par Greenwood (1980) concernant les capacités de dispersion liées au sexe : chez les oiseaux, les femelles se dispersent plus que les mâles et inversement chez les mammifères. Certaines données actuelles contredisent parfois ces théories.
2. Au sein de populations, ou de groupes, qu’il s’agisse de colonies de manchots ou bien de troupes de lémurs, peu de marqueurs visuels ou comportementaux permettent de distinguer les individus et de mesurer la diversité d’un caractère physique et/ou génétique. Une fois de plus, les observations comportementales ne peuvent apporter aucun indice ou induire des erreurs dans la détermination de liens entre les individus, comme des accouplements observés avec des mâles qui ne sont pas les pères biologiques (Gachot-Neveu et al., 1999).Agrandir la photo Des marqueurs moins polymorphes (RAPDs, RFLP,…) permettent d’étudier des groupes d’individus, ou des populations, et d’établir des liens entre les individus. Le degré de parenté peut être établi à partir de tests d’exclusion (Smith et al., 1984) ou du calcul d’un indice de « similarité génétique » calculé entre les individus pris deux à deux. Les premières applications de la biologie moléculaire à l’éco-éthologie concernent le moineau domestique (Burke & Bruford, 1987), espèce apparemment monogame ; cette étude a montré que les oisillons d’une même nichée sont engendrés par plusieurs mâles.
3. Enfin, dans de rares situations (morphotypes, espèces sympatriques, zones hybrides), les observations de terrain sont handicapées pas l’absence de différences physiques entre deux espèces, ou deux sous-espèces. Par exemple, la simple observation en milieu naturel, dans les îles subantarctiques, des deux espèces sympatriques d’albatros (albatros à dos clair et albatros à dos sombre) ne permet pas de les distinguer ; mais également à Madagascar, où la zone d’hybridation naturelle entre les sous-espèces de Eulemur macaco rend l’identification des individus délicate dans cette zone. Auxquels cas, seules les analyses génétiques permettront de vérifier l’appartenance à un taxon précis. Le séquençage de marqueurs plus stables (ADN mit., …) détectera les plus petites différences entre les taxa (Barroso et al., 1997 ; Collins & Dubach, 2000). Ces analyses permettent ainsi de différencier deux espèces ou deux sous-espèces, de confirmer ou non des taxonomies établies à partir de critères morpho-anatomiques, d’établir de nouveaux taxa, ou encore de mesurer un degré d’hybridation entre deux espèces, ou degré de « pureté » génétique.
Aux différentes échelles de la Biologie, depuis l’individu jusqu’à l’espèce, on dispose aujourd’hui de différents outils de biologie moléculaire adaptés à chaque étude (amplification, hybridation, séquençage, …).
Outre les précieuses informations que fournissent les identifications génétiques, celles-ci jouent un grand rôle dans les études de terrain, car :
- elles induisent moins de stress aux animaux lors des prélèvements, ainsi que moins de temps sur le terrain pour le manipulateur,
- les progrès technologiques donnent accès à de nouvelles espèces et donc à de nouvelles études, c’est le cas de plusieurs espèces de petite taille, comme le microcèbe (Neveu et al., 1998),
- les perspectives sont nombreuses (carte génétique, marqueur de l’âge, …).


Dr. Hélène Gachot-Neveu. Pour Natuarconst@ février 2004.

Sujet présenté lors du colloque de la SFECA et de la Société d’Ecophysiologie, intitulé « Techniques de Suivi et de Mesure sur le terrain », à Strasbourg (02-06/04/2002).

Photo : Regroupement prémigratoire de cigognes blanches (août 2002). Sébastien Samtmann

Gachot-Neveu H. (1998). Les marqueurs R.A.P.D. : mise en évidence d´un outil d´analyse et de contrôle pour la gestion des élevages. S.T.A.L., 23:7-18.
Gachot-Neveu H. and Y. Rumpler (2001). Le lémur noir (Eulemur macaco macaco) : une espèce protégée, mais toujours menacée? Primatologie 4: 391-409.
Neveu, H., T. Hafen, Zimmermann, E. & Rumpler, Y. (1998). Comparison of the genetic diversity of wild and captive groups of Microcebus murinus using the random amplified polymorphic DNA method. Folia Primatologica 69(suppl 1): 127-135.

Pour en savoir plus :

Ansari, H.A., N. Takagi & Sasaki, M. (1988). Morphological differentiation of sex chromosomes in three species of ratite birds. Cytogenetics and Cell Genetics 47: 185-188.
Barroso, C.M.L., Schneider, H., Schneider, M.P.C., Sampaio, I., Harada, M.L., Czelusniak, J. & Goodman, M. (1997). Update on the phylogenetic systematics of New World Monkeys : further DNA evidence for placing the Pygmy Marmoset (Cebuella) within the Genus Callithrix. International Journal of Primatology 18(4): 651-674.
Burke, T. and M. Bruford (1987). DNA fingerprinting in birds. Nature 327: 149-152.
Collins, A. C. & J. M. Dubach (2000). Phylogenetic relationships of spider monkeys (Ateles) based on mitochondrial DNA variation. International Journal of Primatology 21(3): 381-420.
Ellegren, H. (1996). First gene on the avian W chromosome (CHD) provides a tag for universal sexing of non-ratite birds. Proc. R. Soc. Lond. 263: 1635-1641.
Greenwood, P. J. (1980). Mating systems, phylopatry and dispersal in birds and mammals. Animal Behaviour 28: 1140-1162.
Lynch M. & Milligan B.G. (1994). Analysis of population genetic structure with RAPD markers. Molecular Ecology, 3, 91-99.
Macdonald D.W. (1981). Resource dispersion and the social organization of the red fox, Vulpes vulpes. Proc. Wldwide Furbearer Conf., 1 (2), 918-949.
Smith, D. G., M. F. Small, Ahlfors, C.E., Lorey, F.W., Stern, B.R. & Rolfs, B.K. (1984). Paternity exclusion analysis and its applications to studies of nonhuman primates. Advances in Veterinary Science and Comparative Medicine. 28: 1-24.
Welsh J. & McClelland M. (1990). Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers. Nucleic Acids Research, 18, 7213-7219.
Williams J.G.K., Kubelik A.R., Livak K.J., Rafalski J.A. & Tingey S.V. (1990). DNA Polymorphisms Amplified by arbitrary primers are useful genetic markers. Nucleic Acids Research, 18, 6531-6535.
Wilson, J. F. & R. Erlandsson (1998). Sexing of human and other primate DNA. Biol. Chem. 379: 1287-1288.





Dernière modification de cet article le 10/02/2004 à 15h47