Cas d'étude terrestre

Évaluation de la méthode ADNe pour la détection et la lutte contre les espèces exotiques envahissantes végétales

Introduite en dehors de leur aire de répartition naturelle, les Espèces Exotiques Envahissantes (EEE) modifient profondément les équilibres écologiques en se propageant durablement et en rentrant en compétition avec la biodiversité native. La lutte contre les EEE, notamment végétales, est devenue indispensable dans le cadre de la préservation de la biodiversité. Dans une démarche prospective et novatrice, Grenoble Alpes Métropole a souhaité évaluer une méthodologie de détection moléculaire précoce des astéracées, famille de plantes herbacées dont certaines espèces, comme l'aster lancéolé, sont considérées comme invasives, afin d'améliorer la planification des actions territoriales de management paysager des invasions.

Mission d'ARGALY :

Tester un plan expérimental basé sur la méthode de metabarcoding ADNe en vue de détecter des espèces herbacées vivaces invasives dans un espace naturel de la métropole grenobloise.

Méthodologie

Le parc Hubert Dubedout, géré par Grenoble Alpes Métropole, a été choisi comme site d'étude. Cinq parcelles présentant divers degrés d'infestation et différents traitements ont été définies comme suit :

Chaque parcelle a fait l'objet de prélèvements de sol en triplicats biologiques à trois périodes successives : printemps 2023 / automne 2023 / printemps 2024. Les interventions sur les parcelles infestées ont eu lieu quelques semaines avant la seconde campagne de prélèvements, afin de visualiser l'effet des traitements sur la quantité d'ADN dans le sol.

L'objectif de ce plan expérimental était de répondre aux questions suivantes :

Parcelle non infestée - Zone vierge de toute EEE utilisée comme témoin négatif

Parcelle émergente - Observations de rares plants précoces d'EEE

Parcelle peu infestée - Quelques plantes invasives visibles

Parcelle infestée (A) - Observations régulières d'astéracées invasives, soumises à une fauche en octobre 2023

Parcelle infestée (B) - Observations régulières d'astéracées invasives, soumises à un arrachage en octobre 2023

L'ADNe terrestre peut-il être utilisé comme un outil de biodiagnostic précoce et sensible des EEE végétales vivaces, dont la partie aérienne disparaît annuellement en hiver ?

L'ADNe terrestre révèle-t-il les effets de différents traitements des EEE végétales (fauche vs arrachage), et si oui, peut-il constituer un outil d'aide à la décision paysagère ?

Localisations des parcelles du parc Hubert Dubedout (Métropole de Grenoble) échantillonnées dans le cadre des analyses ADNe pour la détection des EEE astéracées (à gauche) et photographie d'un aster lancéolé collecté après fauchage sur une parcelle infestée (à droite).

Après extraction de l'ADN contenu dans les échantillons de sol, un marqueur génétique des astéracées a été amplifié par PCR (Aste01, Taberlet et al. 2018). Le séquençage NGS et l'analyse bioinformatique des données ont ensuite permis de mettre en évidence une séquence d'intérêt appartenant à l'aster lancéolé.

Détectabilité moléculaire de l'aster lancéolé

L'espèce envahissante a été détectée par l'approche moléculaire au printemps et à l'automne, dans 20 échantillons sur les 48 collectés au total. Les observations visuelles avaient quant à elles permis de la détecter uniquement à l'automne, pour 8 échantillons.

Aucune séquence d'ADN d'aster lancéolé n'a été détectée dans la zone témoin non infestée, alors que toutes les zones présentant différents degrés d'infestation se sont avérées positives à sa présence moléculaire. Par ailleurs, l'ADNe a confirmé la présence de l'espèce pour 7 échantillons sur les 8 positifs à l'observation de l'automne 2023.

Ces résultats montrent que la méthode ADNe est fiable, et que les deux approches sont complémentaires. En effet, la période de floraison de l'aster lancéolé s’étendant généralement de la fin de l’été jusqu’à l’automne, il n’est pas étonnant qu’elle n’ait pas été observée en dehors de cette période. L’absence de fleurs rend la reconnaissance de l’espèce difficile d’un point de vue taxonomique, les autres caractéristiques morphologiques étant souvent insuffisantes pour une identification précise. L’espèce pourrait alors être présente sous une forme végétative qui ne permet pas son observation, mais uniquement sa détection par voie moléculaire. Ce résultat est particulièrement prometteur car il permet d’anticiper la présence de l’espèce envahissante avant même son développement visible. Il devient ainsi possible de prendre des décisions de gestion et de traitement sur les parcelles concernées en amont, réduisant ainsi les risques d’expansion de l’espèce et limitant son impact sur l’écosystème.

Évolution du nombre de séquences de l'aster lancéolé par zone au cours des saisons

Effet des saisons et traitements sur la détection de l'aster lancéolé

La proportion moléculaire d'aster semble fluctuer entre les saisons en fonction des parcelles :

L'effet des interventions effectuées en zones infestées sur la détectabilité de l'ADNe de l'aster semble différé, puisque l'abondance en séquences ADN de la plante est stable en 2023, alors qu'il tend à légèrement diminuer de manière équivalente entre la fauche (A) et l'arrachage (B) au printemps 2024.

La légère augmentation du nombre de séquences d'ADN dans le sol entre le printemps et l'automne 2023 pour les zones émergente et infestée (B) pourrait s'expliquer par la floraison de la plante à l’automne. En effet, si les parties aériennes sont développées, l'ADNe est plus facilement détectable, tandis que la présence de l’appareil biologique de l’espèce au printemps pourrait être plus ponctuelle, limitant ainsi la détection aux racines et aux graines dans le sol.

Le signal ADNe indique la disparation de l'aster en zone émergente et sa croissance en zone peu infestée au printemps 2024. Bien que ces deux parcelles soient géographiquement proches, des traitements potentiels ou une différence dans le développement végétal pourraient être à l'origine de ces observations.

Conclusion de l'étude

L'outil ADNe confirme et complète les données de répartition des EEE végétales : les espèces invasives vivaces peuvent être détectées de manière précoce, même en l'absence de leurs parties aériennes visibles. Si la sensibilité moléculaire ne révèle pas de différence d'efficacité entre une fauche ou un arrachage des plants, cette approche préventive offre toutefois un avantage stratégique pour le contrôle des EEE, en intervenant avant qu’elles n’atteignent un stade où leur éradication devient plus complexe et coûteuse.