Dans les coulisses de la science : « Des pôles à l’équateur, j’étudie les oiseaux et leurs parasites »

Claire Loiseau, Chercheuse en écologie, Universidade do Porto
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<span class="caption">Alaska, 2011. Alors que j’identifie à la loupe des moustiques, rencontre inopinée avec un ours noir !</span> <span class="attribution"><span class="source">Claire Loiseau</span>, <a class="link rapid-noclick-resp" href="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/" rel="nofollow noopener" target="_blank" data-ylk="slk:CC BY-NC-ND">CC BY-NC-ND</a></span>
Alaska, 2011. Alors que j’identifie à la loupe des moustiques, rencontre inopinée avec un ours noir ! Claire Loiseau, CC BY-NC-ND

Mes travaux de recherche en écologie cherchent à comprendre comment les perturbations environnementales liées aux activités humaines – comme la déforestation, l’agriculture intensive ou les changements climatiques – agissent sur les interactions entre les oiseaux et leurs parasites.

Les activités humaines participent en effet à la modification du couvert végétal et des conditions climatiques ; elles ont des répercussions directes, à la fois sur les populations d’oiseaux, mais aussi sur les insectes (moustiques par exemple) qui transmettent des pathogènes aux oiseaux.

Pour collecter des informations, il faut se rendre sur le terrain et capturer les oiseaux et les moustiques (aussi appelés « vecteurs ») dans des habitats présentant des degrés de perturbations variables et des caractéristiques environnementales différentes.

Cette collecte permet de décrire la diversité de parasites dans les populations naturelles et de comparer la proportion d’individus infectés dans des habitats contrastés.

Mes différents projets de recherche m’ont amenée à voyager des régions polaires aux forêts équatoriales. Les missions de terrain sont la base de toute recherche en écologie ; elles peuvent être ponctuelles ou s’inscrire dans un suivi à long terme. Si les conditions sont parfois rudes (confort minimal !), ces moments sur le terrain constituent pour moi une source d’émerveillement et d’inspiration.

Je vous propose de me suivre in situ avec une sélection de photos montrant les différentes étapes de capture et d’échantillonnage effectuées dans le cadre de mes recherches sur les oiseaux et leurs parasites.

Poser ses filets

<span class="caption">Juin 2011. À gauche, installation des filets pour la capture d’oiseaux dans un chemin de randonnée dans la végétation le long de la rivière Slate Creek, située au nord du cercle Arctique ; À droite, dans la toundra au pied de la chaîne d’Alaska.</span> <span class="attribution"><span class="source">Claire Loiseau</span></span>
Juin 2011. À gauche, installation des filets pour la capture d’oiseaux dans un chemin de randonnée dans la végétation le long de la rivière Slate Creek, située au nord du cercle Arctique ; À droite, dans la toundra au pied de la chaîne d’Alaska. Claire Loiseau

Sur cette photo prise en Alaska, nous installons des filets pour capturer les espèces de passereaux présentes sur 13 sites choisis, se répartissant sur un gradient latitudinal : d’Anchorage situé à 61ºN (sud de l’Alaska) jusqu’à Coldfoot situé à 67ºN (au-delà du cercle arctique).

La capture par filet est la méthode la plus commune pour les passereaux ; elle nécessite cependant une assez bonne connaissance du terrain pour les placer aux endroits propices, ce qui n’est pas toujours facile dans un paysage de toundra, où la végétation rase rend les filets visibles par les oiseaux.

Pourquoi étudier les populations d’oiseaux en Alaska ? Cette région arctique est l’une des zones où l’augmentation de température est la plus sensible ces dernières décennies. Or, les modifications de climat peuvent avoir un impact sur les populations de moustiques et sur les parasites sanguins, qui se développent plus ou moins bien en fonction de la fluctuation journalière de la température.

Notre échantillonnage a permis de mettre en évidence la présence de Plasmodium aviaires sous des latitudes inférieures à 64ºN et leur absence au-delà.

Au regard des scénarios de changements climatiques à l’horizon 2080 (avec une augmentation de la température sur toute la région), nous pouvons prédire une probable expansion géographique des parasites sanguins à des latitudes où ils ne sont pas présents actuellement. Dans un futur proche, les oiseaux vont se retrouver en contact avec des parasites pour lesquels ils ne sont pas immunisés, ce qui peut entraîner de potentiels déclins de populations.

Baguer les oiseaux

Claire Loiseau
Juin 2011. Capture d’oiseaux nicheurs en Alaska et baguage avec bague métal numérotée (chiffre unique). Deux espèces de la famille des Turdidae : grive solitaire Catharus guttatus (gauche) et grive à collier Ixoreus naevius (droite).

Une fois l’oiseau pris dans un filet, il faut le démailler délicatement.

La première étape consiste à poser une bague au niveau de la patte de l’oiseau, sur la partie appelée « tarse », entre la cuisse et le pied. Une fois la bague posée, différentes mesures morphologiques sont prises : la longueur de l’aile et du tarse, parfois du bec, le poids. Ces mesures permettent d’avoir un indice de la condition corporelle d’un individu. Chaque bague est unique et numérotée, ce qui permettra d’identifier l’oiseau s’il est recapturé. Chaque année, des oiseaux bagués sont recapturés, parfois très loin de leur lieu de naissance ou de première capture.

Toutes les données de captures sont envoyées aux instituts (associations et/ou muséums) des pays où les oiseaux sont bagués, et ensuite transmises à des bases de données plus larges – comme le centre européen Euring Data Bank ou celui d’Amérique du Nord, le North American Bird Banding Program.

Ces bases de données sont d’une importance extrême : elles permettent d’évaluer notamment les distances parcourues par les oiseaux et les voies de migration empruntées. La recapture d’oiseaux bagués d’une année sur l’autre permet aussi d’estimer les tailles de populations et le taux de survie annuel.

Faire la prise de sang

<span class="caption">Juillet 2011. Prise de sang sur la veine brachiale pour la détection des parasites sanguins ; mésange à tête noire <em>Poecile atricapillus</em> avant prise de sang (gauche) et prise de sang avec capillaire sur une paruline à croupion jaune <em>Setophaga coronata</em> (droite).</span> <span class="attribution"><span class="source">Claire Loiseau</span></span>
Juillet 2011. Prise de sang sur la veine brachiale pour la détection des parasites sanguins ; mésange à tête noire Poecile atricapillus avant prise de sang (gauche) et prise de sang avec capillaire sur une paruline à croupion jaune Setophaga coronata (droite). Claire Loiseau

Dans le cadre de notre étude conduite en Alaska, entre juin et juillet 2011, nous souhaitions déterminer la présence de parasites sanguins chez les oiseaux (des genres Plasmodium, Haemoproteus et Leucocytozoon). Ces parasites sont très proches de ceux provoquant le paludisme chez l’être humain, avec des symptômes similaires : de la fièvre et de l’anémie.

Les oiseaux infectés présentent une condition corporelle affaiblie, pouvant parfois altérer leur investissement dans la reproduction – moins d’œufs et de jeunes, diminution de l’apport de nourriture aux poussins. Certains individus peuvent aussi subir des effets plus intenses et mourir.

Les prises de sang s’effectuent facilement dans la veine brachiale, au niveau de l’aile de l’oiseau ; mais elles peuvent aussi être réalisées au niveau de la patte pour les plus gros oiseaux ou au niveau du cou, dans la veine jugulaire.

Ici, quelques gouttes seulement sont récupérées à l’aide d’un capillaire. Le sang est placé dans des tubes avec de l’alcool ou une solution spéciale pour que l’ADN soit conservé sans se dégrader. Les échantillons ont ensuite été stockés dans les congélateurs du laboratoire de San Francisco State University (États-Unis).

Puis l’ADN est extrait de l’échantillon – celui de l’oiseau et aussi de tout ce qui peut être présent dans son sang ; une méthode d’amplification de l’ADN (PCR) permet ensuite de détecter la présence et la diversité de parasites sanguins et d’en déterminer leur prévalence (c’est-à-dire le pourcentage d’individus infectés dans une population).

Attraper des insectes

<span class="caption">Octobre 2019. Trappe utilisée pour capturer les insectes vecteurs à São Tomé, Afrique. Trappes accrochées à un palmier dans la plantation d’huile de palme (haut), dans la forêt native (bas).</span> <span class="attribution"><span class="source">Claire Loiseau</span></span>
Octobre 2019. Trappe utilisée pour capturer les insectes vecteurs à São Tomé, Afrique. Trappes accrochées à un palmier dans la plantation d’huile de palme (haut), dans la forêt native (bas). Claire Loiseau

L’histoire ne serait évidemment pas complète sans les vecteurs de ces parasites ! Différentes techniques peuvent être utilisées pour échantillonner les insectes vecteurs. Leurs larves sont collectées dans l’eau où elles grandissent avant d’émerger en adultes.

Les adultes peuvent, eux, être capturés à l’aide de pièges qui les attirent avec de la lumière ou du CO2. Les insectes, tels que les moustiques, utilisent en effet une variété d’indices visuels et chimiques pour trouver un hôte sur lequel se nourrir, en piquant pour prendre leur repas sanguin. Comme beaucoup d’insectes, les moustiques sont attirés par une source lumineuse, mais surtout par l’émanation de CO2 en provenance des espèces animales. D’autres indices chimiques tels que les odeurs aident les moustiques à trouver et choisir leur hôte.

Dans le cadre de mon projet de recherche actuel, conduit sur l’île de São Tomé, dans le golfe de Guinée (Afrique), nous avons placé des pièges lumineux sur un gradient de perturbation anthropique, allant d’habitats profondément modifiés par les êtres humains (plantation d’huile de palme, village) à des milieux plus naturels (forêts secondaire et native).

L’objectif principal consiste à évaluer comment les monocultures modifient la communauté de vecteurs et de leur pathogènes : des pièges sont accrochés aux arbres à différentes hauteurs et mis en route en fin de journée pour capturer les insectes tout au long de la nuit. Une batterie fait tourner un petit ventilateur qui aspire les insectes attirés par la lumière. Les nasses sont relevées le matin.

Faire le tri

<span class="caption">Octobre 2019. Identification des insectes au stéréomicroscope. Culicoides (en bas à gauche), moustiques (en bas à droite).</span> <span class="attribution"><span class="source">Claire Loiseau</span></span>
Octobre 2019. Identification des insectes au stéréomicroscope. Culicoides (en bas à gauche), moustiques (en bas à droite). Claire Loiseau

Les pièges lumineux attirent une foule d’insectes : un tri s’impose pour ne conserver que les familles qui nous intéressent. Ce travail est réalisé en collaboration avec des entomologistes, dotés de l’expertise nécessaire pour l’identification morphologique qui peut s’avérer compliquée, surtout dans les milieux tropicaux où la diversité d’espèces est très importante.

Par exemple, sur les 3500 espèces de moustiques connues, un peu plus de 2000 serait présentes entre l’équateur et 10º de latitude, alors qu’à peine 200 espèces seraient présentes au-dessus de 50º de latitude.

Dans le cas de notre étude conduite à São Tomé et Príncipe, nous avons récolté une quinzaine d’espèces de moustiques sur la trentaine connue dans cet archipel, mais surtout un nombre surprenant de culicoides ; il s’agit de diptères vecteurs de parasites aviaires, aussi connus pour transmettre différents virus aux chevaux, aux ruminants (domestiques et sauvages) mais également des nématodes (vers ronds) aux hommes.

Neuf espèces de culicoides ont pu être identifiées, dont sept qui n’étaient encore à ce jour pas décrites comme présentes sur cette île ; cela est dû au peu d’études entomologiques réalisées sur cet archipel, doté d’une incroyable biodiversité.

Comprendre l’émergence des maladies

Que ce soit en Alaska ou en Afrique centrale, sur le continent ou dans les îles, mes travaux ont pu montrer que certaines espèces de passereaux voient leur communauté de pathogènes se déséquilibrer suite aux pressions humaines.

Homo sapiens est d’ailleurs la seule espèce animale qui détruit consciemment son environnement et met en péril un grand nombre d’espèces, elle comprise.

Mieux comprendre comment ces activités modifient les écosystèmes et les interactions entre espèces s’avère désormais indispensable. L’émergence de maladies infectieuses – qu’elles se transmettent directement, ou via un vecteur, de l’animal sauvage aux animaux domestiques et aux êtres humains (dengue, Ebola, SARS, West Nile) – est une préoccupation majeure au cœur de notre actualité aujourd’hui et pour les décennies à venir.

Créé en 2007 pour accélérer les connaissances scientifiques et leur partage, le Axa Research Fund a apporté son soutien à environ 650 projets dans le monde menés par des chercheurs de 55 pays. Pour en savoir plus, visitez le site Axa Research Fund ou suivez sur Twitter @AXAResearchFund.

La version originale de cet article a été publiée sur La Conversation, un site d'actualités à but non lucratif dédié au partage d'idées entre experts universitaires et grand public.

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