Un drone spécial recueille l’ADN environnemental des arbres

Les écologistes utilisent de plus en plus des traces de matériel génétique laissées par des organismes vivants laissés dans l’environnement, appelées ADN environnemental (eDNA), pour cataloguer et surveiller la biodiversité. Sur la base de ces traces d’ADN, les chercheurs peuvent déterminer quelles espèces sont présentes dans une certaine zone.

Il est facile d’obtenir des échantillons d’eau ou de sol, mais d’autres habitats, comme le couvert forestier, sont difficiles d’accès pour les chercheurs. En conséquence, de nombreuses espèces restent non suivies dans des zones mal explorées.

Des chercheurs de l’ETH Zurich et de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL et la société SPYGEN se sont associés pour développer un drone spécial capable de collecter de manière autonome des échantillons sur des branches d’arbres.

Comment le drone collecte du matériel

Le drone est équipé de bandes adhésives. Lorsque l’avion atterrit sur une branche, les matériaux de la branche se collent à ces bandes. Les chercheurs peuvent ensuite extraire l’ADN en laboratoire, l’analyser et l’attribuer aux correspondances génétiques des divers organismes à l’aide de comparaisons de bases de données.

Mais toutes les branches ne sont pas identiques : elles varient en termes d’épaisseur et d’élasticité. Les branches se plient et rebondissent également lorsqu’un drone atterrit dessus. Programmer l’avion de manière à ce qu’il puisse encore s’approcher d’une branche de manière autonome et y rester stable suffisamment longtemps pour prélever des échantillons était un défi majeur pour les roboticiens.

“Atterrir sur des branches nécessite un contrôle complexe”, explique Stefano Mintchev, professeur de robotique environnementale à l’ETH Zurich et au WSL. Initialement, le drone ne connaît pas la flexibilité d’une branche, alors les chercheurs l’ont équipé d’une cage de détection de force. Cela permet au drone de mesurer ce facteur sur place et de l’intégrer dans sa manœuvre de vol.

Préparation de l’exploitation de la forêt tropicale au Zoo de Zurich

Les chercheurs ont testé leur nouvel appareil sur sept espèces d’arbres. Dans les échantillons, ils ont trouvé de l’ADN de 21 groupes distincts d’organismes, ou taxons, dont des oiseaux, des mammifères et des insectes. “C’est encourageant, car cela montre que la technique de collecte fonctionne”, déclare Mintchev, co-auteur de l’étude qui vient de paraître dans la revue Robotique scientifique.

Les chercheurs veulent maintenant améliorer encore leur drone pour le préparer à une compétition dont le but est de détecter un maximum d’espèces différentes sur 100 hectares de forêt tropicale à Singapour en 24 heures.

Pour tester l’efficacité du drone dans des conditions similaires à celles qu’il rencontrera lors de la compétition, Mintchev et son équipe travaillent actuellement dans la forêt tropicale Masoala du zoo de Zurich. “Ici, nous avons l’avantage de savoir quelles espèces sont présentes, ce qui nous aidera à mieux évaluer dans quelle mesure nous capturons toutes les traces d’ADNe avec cette technique ou s’il nous manque quelque chose”, déclare Mintchev.

Pour cet événement, cependant, le dispositif de collecte doit gagner en efficacité et se mobiliser plus rapidement. Lors de tests à domicile en Suisse, le drone a collecté du matériel sur sept arbres en trois jours ; à Singapour, il doit pouvoir voler et prélever des échantillons sur dix fois plus d’arbres en une seule journée.

Cependant, la collecte d’échantillons dans une forêt tropicale naturelle présente aux chercheurs des défis encore plus difficiles. La pluie fréquente lave l’eDNA des surfaces, tandis que le vent et les nuages ​​​​empêchent le fonctionnement du drone. “Nous sommes donc très curieux de voir si notre méthode d’échantillonnage fera également ses preuves dans des conditions extrêmes sous les tropiques”, déclare Mintchev.