A quoi sert la taxonomie ?

Article rédigé à quatre mains par Battle et Boris

Salut tout le monde. Cette fois, exceptionnellement, on ne va pas parler de botanique ou d’écologie des milieux humides. Enfin, si, un peu quand même. Mais d’une manière différente.

Si nous écrivons cet article, c’est pour réagir à une situation qui nous met en rogne, en pétard, qui fait « chialer en ostie », comme on pourrait dire au Québec. Il s’agit des coupes budgétaires qui affectent le Royal Botanic Garden situé à Kew, dans la banlieue de Londres. David Attenborough, que vous connaissez peut être pour ses émissions documentaires sur la BBC, émet un plaidoyer à l’attention du gouvernement pour stopper cette hémorragie financière (avec en prime une visite des jardins par David ).

Pour ceux qui ne le savent pas, le jardin de Kew est non seulement un endroit splendide à visiter quand il fait beau – enfin, quand il ne pleut pas trop, c’est Londres tout de même – mais c’est aussi l'un des plus grands jardins botaniques au monde… et surtout, c’est un endroit où sont stockés des milliers de spécimens vivants et en collection d’herbier.

Dans une des serres du Jardin de Kew [source]

La serre à palmiers [source]

Oui bon, et alors ? Qu’est ce qu’on en a à faire si le jardin n’est plus subventionné par le gouvernement du Royaume-Uni ? Après tout, moins d’argent pour le jardin c’est peut être plus d’argent pour des domaines utiles comme les hôpitaux, les transports en commun… ?

Sauf que. Oui. Voilà. C’est là que le bât blesse : à quoi ça sert, un endroit comme ça ? Qui y travaille vraiment ? Eh bien, les gens qui travaillent dans ce complexe sont les taxonomistes. Et c’est vrai que d’un point de vue strictement financier, payer des gens pour aller étudier des mousses tropicales endémiques d’une montagne africaine, eh bien, ça ne rapporte pas grand-chose et ça ne produit pas d’espèces sonnantes et trébuchantes.

D’un autre côté, comme le faisait si bien remarquer un des profs de master (René Zaragüeta i bagils, pour ne pas le nommer), à quoi sert l’art ? à quoi sert la musique ? à quoi sert le sport de haut niveau ? (pensons par exemple aux Jeux Olympiques… techniquement, ça crée des emplois mais de manière très ponctuelle). On n’est pas les premiers à se poser la question, loin de là : le Guardian écrit un article là-dessus que nous allons nous empresser de commenter, pour ceux qui ne lisent pas l’anglais. Dans cet article, le journaliste se demande également à quoi peuvent bien servir les taxonomistes à la société… Et puis il réfléchit à différentes choses concernant l’agronomie, par exemple : si on ne peut pas identifier correctement les insectes ravageurs, les champignons, ou autres mangeurs de plantes, comment peut-on lutter contre eux et préserver nos cultures ? Si on ne fait que conserver ce qu’on connait déjà, sans chercher à connaître les nouvelles espèces présentes dans la nature, comment trouver la prochaine molécule qui nous permettra de venir à bout du cancer définitivement ? Comment améliorer nos cultures et les rendre moins polluantes en remplaçant les engrais par des interactions entre la faune du sol et les végétaux, si on ne comprend pas toutes ces interactions ?

L’air de rien ce qu’on est en train de vous dire, c’est que le travail des taxonomistes constitue la base de notre compréhension du monde vivant, allant des organismes qui parasitent les roses de votre jardin aux écosystèmes complexes que le culte du pétrole et du rendement des cultures dévastent. Et sans comprendre, on ne peut ni anticiper, agir et se prémunir, ni prétendre qu’on ne détériore pas en agissant tel qu’on le fait.

Heureusement, les taxonomistes continuent petit à petit de découvrir les trésors cachés de la nature. Comme en témoigne cet article du Monde, des espèces sont trouvées nouvelles pour la science chaque année (c'est-à-dire que ces espèces sont référencées par les scientifiques dans les collections des musées d’histoire naturelle… il faudra faire un article là-dessus un jour, d’ailleurs). L’ensemble de ces organismes, connus de longue date ou récemment identifiés, est la clé pour comprendre le fonctionnement des écosystèmes. L’un d’entre eux pourrait bien être la clé pour lutter contre une espèce invasive, ou bien être un élément central pour la pérennité de certaines plantes. Ou encore certains seront peut-être indispensables pour expliquer les liens de parenté qui existent entre plusieurs groupes d’espèces déjà connus !

Pour en revenir à l’histoire du Jardin de Kew, le Guardian (encore lui !) explique pourquoi ce jardin est essentiel à la compréhension du monde qui nous entoure. Ce n’est pas juste un jardin « pour faire joli » encore une fois. Mais songez bien à une chose, qui est magnifiquement expliquée dans cet article : pour comprendre la diversité des organismes à la surface de notre planète ainsi que les liens qu’ils ont les uns avec les autres, il faut l’étudier avant toute chose. L’objectif n’est pas de la protéger bêtement, comme si elle était sous une cloche, mais plutôt de la protéger intelligemment, sous l’égide de son évolution naturelle et en considération des activités humaines. Prenons un fait concret : qui, dans l’assistance, boit du café le matin ? Bon, au vu des réactions, on va dire que 80% des personnes adultes qui lisent ce blog boivent du café. Imaginez-vous que d’ici la moitié de ce siècle, on aura perdu plus de 90% de l’habitat naturel de l’arabica en Afrique… Ah ouais, tout de suite, quand ça touche le petit déj’, ça devient plus important. Vous vous imaginez, payer votre café le quadruple du prix qu’il coûte actuellement ? Sans compter qu’au final, bah, plus de café du tout, c’est parfaitement envisageable. Ça serait dommage d’en arriver là, alors qu’il suffit laisser leur place à quelques scientifiques pour garantir du café à tous nos descendants !

Que peuvent faire les taxonomistes dans tout ça ? Leur travail. Oui oui, tout simplement : en apprenant à mieux connaître les différentes espèces et en transmettant leur savoir aux écologues. Les interactions, ce sont la clé de l’avenir, à la fois entre les organismes constituant les écosystèmes, mais aussi entre les chercheurs. Sans interactions, pas d’écosystème et pas de grandes découvertes permettant leur compréhension et pour certains leur maintien. Le meilleur exemple pour vous illustrer ça, c’est notre blog : comme vous le savez on a chacun notre domaine d’expertise (Boris, la botanique, Nicobola, les petites bêtes...), mais si on n’interagissait pas et qu’on ne contribuait pas tous aux productions des autres, on ne pourrait pas vous offrir des articles de la même qualité. On s’enrichit systématiquement de ce que les autres nous apportent. Ça nous permet de mieux fonctionner. Et bien c’est exactement la même chose pour un écosystème, et pour la communauté des chercheurs. Et les taxonomistes font partie du socle fondateur de cette communauté, car sans connaître les briques constitutives des écosystèmes, nul ne peut prétendre comprendre son fonctionnement.

Cet autre article publié dans le journal Nature démontre le déclin des études et de l’intérêt des étudiants pour le domaine de l’histoire naturelle – parfois initié par le manque de cours de qualité dans ce domaine dans les universités. En effet, cette partie de la science est souvent vue comme étant rébarbative voire obscure pour beaucoup d’étudiants… qui s’intéressent à des domaines plus « sexy » comme la biologie moléculaire ou la biochimie. Nous savons de quoi nous parlons, ayant été ces étudiants en première année, et récoltant pas mal d’incompréhension de la part des autres étudiants quand nous parlions de faire de la botanique, de l’entomologie, de l’écologie plus tard. Bah ouais, apprendre les noms des plantes en latin, c’est pas forcément très glamour, et les dissections, ça sent pas toujours très bon. Mais en faisant ça, nous avons appris comment on regroupait les organismes et nous avons vraiment pu voir sur quels critères s’établissaient les classifications, sans oublier les différentes manières de décrire les organismes dans leur entier ! Il existait certains étudiants qui travaillaient en laboratoire sur un organisme… qu’ils n’avaient jamais pu voir ou toucher dans son entier ! Bon, je dis pas, quand c’est une bactérie ou un virus, c’est pas facile. Quand il s’agit d’un macro-organisme, le voir ne serait-ce qu’une seule fois dans son ensemble et le remettre dans son contexte naturel ne pourrait-il pas rendre plus concret et plus palpable les questions que l’on se pose ? Prendre ce recul, ne pourrait-il pas déjà apporter des questions ?

Le fonctionnement d’une petite partie d’un organisme n’est pas indépendant du reste. Et il en est de même pour les écosystèmes, les plantes ne fonctionnent pas indépendamment des micro-organismes et les herbivores ne pourraient pas vivre de façon autonome sans les végétaux, etc. Si on connaît bien l’objet de l’étude et le contexte dans lequel il évolue, on répond déjà pour moitié à nos questions. Pour en revenir à cet article, une phrase est mise en avant : “No biology student should get a diploma without at least a single course in identifying organisms.” Ce qui signifie, à peu de choses près, qu’« aucun étudiant en biologie ne devrait obtenir de diplôme sans avoir suivi au moins un cours d’identification des organismes ». Attention, ça ne veut pas dire que les étudiants doivent revenir au parchemin et à la plume d’oie pour apprendre des listes d’organes et d’organismes à la lueur de la bougie, bien sûr que non. Il faudrait simplement que les nouvelles méthodes scientifiques soient mélangées, mixées, avec les méthodes plus traditionnelles, pour en retirer un ensemble de connaissances encore plus solide et permettant d’aller encore plus loin dans la compréhension du monde vivant. Ce n’est pas parce qu’on gagne de nouveaux outils de travail que les anciens sont obsolètes ; bien au contraire, cela représente juste plus de potentialité pour pouvoir faire avancer le savoir universel un peu plus vite et un peu plus loin.

En conclusion, nous avons écrit cet article dans le but de vous (nous ?) faire réfléchir sur l’importance de la taxonomie et du travail des taxonomistes dans la vie de tous les jours. Parce que connaître ce qui nous entoure nous permet de mieux le protéger, et par la même occasion, de mieux nous protéger, parce qu’il ne faut pas oublier que nous-mêmes, nous faisons partie d’un tout (rappelez-vous… les interactions !!). En tant qu’humains, nous avons le devoir et la responsabilité de comprendre et préserver les organismes autour de nous, afin de nous préserver nous-mêmes.

Plus imposant que Facebook et surtout incontournable, les réseaux écologiques!

Ça fait quelques temps que je n'ai pas publié d'articles sur le blog, et pour cause, depuis un peu plus de 3 mois, j'ai commencé une thèse dans un super laboratoire de la Franche-Comté (le comté, la cancoillote, le mont d'or et la saucisse sont devenus mon quotidien ;) ). Lorsque mes amis me demandent sur quoi je travaille, ils restent bloqués quelques secondes quand je leur énonce le titre de ma thèse.... Ils ne comprennent pas tout. Faisons un petit essai: "Modélisation du réseau trophique microbien des tourbières à Sphaignes".... Alors? Sur quels mots avez-vous coincés? A mon grand étonnement, ce n'est pas le mot "modélisation" qui pose problème le plus souvent, mais l'expression "réseau trophique". En fait, ça fait tellement longtemps que je fais de l'écologie qu'elle me parait pleine de sens et j'en ai vite oublié que ça n'était pas le cas pour tout le monde. 

Donc voilà une petite explication de ce que sont les réseaux trophiques, et les réseaux écologiques de façon générale.

Les relations entre l’ensemble des être vivants de la planète sont structurées au sein de réseaux écologiques.  Vous vous demandez ce qu’est un réseau écologique ? 

Un réseau, vous savez ce que c’est… Facebook, tweeter sont des réseaux sociaux, Viadeo, LinkedIn des réseaux socio-professionnels, votre club de foot, de rugby, de yoga ou de tennis constitue votre réseau sportif, et votre famille et vos amis appartiennent à votre réseau proche. Avec tous ces exemples, vous aurez compris qu’un réseau c’est une toile constituée d’éléments (dans mes exemples, les éléments sont des personnes) reliés entre eux.

Le réseau Facebook mondial par Paul Butler

Mais alors un réseau écologique c’est quoi ? 

Un réseau écologique repose sur les relations écologiques. Les relations écologiques sont toutes les interactions positives, négatives ou neutres qui existent entre les espèces d’une communauté au sein d’un environnement donné. Les interactions positives peuvent être par exemple des symbioses ou du mutualisme et les interactions négatives sont la plupart du temps de la prédation, du parasitisme et de la compétition. Ainsi trois types de réseaux font plus particulièrement l’objet de recherche : les réseaux mutualistes (1% des recherches), les réseaux parasites (4% des recherches) et les réseaux trophiques (94% des recherches).

Illustration proposée par Elisa Thébault, Alix Sauve et Collin Fontaine pour la Chaire Modélisation mathématique et Biodiversité

De très récents travaux mêlent les deux types d’interactions positive et négative que sont respectivement le mutualisme et la prédation. Elisa Thébault et Colin Fontaine ont initié des travaux dans ce domaine en montrant en 2010 que le type d’interaction avait un impact sur la stabilité de la communauté.  (Pour en savoir plus, le blog Naked Science nous fait un point sur l’article publié dans Science).

Mais comme je l’ai précédemment mentionné, la plupart des réseaux écologiques étudiés sont des réseaux trophiques. Mais pourquoi ? Un réseau trophique est ce que le commun des mortels appelle une chaine alimentaire. Sauf que la notion de chaine suppose un schéma linéaire : Une ressource (une plante ou de la matière morte) mangé par un consommateur primaire, lui-même chassé et mangé par un prédateur plus gros. C’est ce que pensaient aussi les scientifiques au début des recherches dans ce domaine avant de se rendre compte de la complexité des communautés biologiques.

Un réseau trophique constitue un schéma plus complexe où chaque élément du réseau peut manger, être mangé par, et être en compétition avec plusieurs autres éléments.

D’autre part les réseaux trophiques sont présents dans tous les types de milieux, dans tous les environnements possible et imaginable, à partir du moment où il y a de la vie. Ils concernent tous les organismes donc peuvent être observés à différentes échelles d’observation, de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique.

Représentation d'un réseau trophique marin (source: Ifremer)

En milieu marin, le réseau est constitué d’algues, de micro-organismes comme le phytoplancton et le zooplancton, d’invertébrés divers, de poissons au régime alimentaire varié ainsi que d’espèces de niveau trophique élevé, c’est-à-dire qu’ils sont les consommateurs terminaux. Ces derniers constituent une impasse pour les flux de matière à l’exception de leur prédation par l’homme. A leur mort, ils se décomposeront et se transformeront en particules pour être à nouveau en partie disponible à la consommation par d’autres organismes.  

Schéma d'un réseau trophique présent à la surface du sol

Le réseau trophique du sol est étudié à l’échelle des micro-organismes (les bactéries et les champignons) et de la méiofaune (la faune de l’ordre de 1 à 100 mm) mais inclue également certaines espèces de rongeurs ou de petits mammifères (comme la taupe !). La source initiale de matière dans ces écosystèmes est constituée des végétaux et leur débris qui forment la litière ainsi que l’humus, couche superficielle du sol constituée à la fois de débris végétaux, de matière organique (c’est-à-dire composée de carbone) morte et de particules minérales très fines.

Représentation schématique du réseau trophique au sein de la communauté des micro-organismes de la tourbière (Source: Karimi)

Dans les zones humides telles que les tourbières, on peut trouver des communautés particulières et donc des réseaux trophiques associant des organismes habituellement aquatiques comme du microphytoplancton, des cyanobactéries ou des rotifères (une sorte de microzooplancton assez mignon … mais pour en savoir un peu plus, je vous renvoie au blog de Nicobola) et des organismes terrestres comme les plantes vasculaires et les champignons. Ils mêlent des espèces de tous les groupes du vivant, les bactéries, les protozoaires, les métazoaires et les plantes. On peut voir que les relations trophiques sont très nombreuses et ne permettent pas d’établir un schéma linéaire.

Tous ces réseaux sont étudiés de différentes manières par les chercheurs. Ils sont observés sur le terrain, c’est ce qu’on appelle le travail in situ. Ce type d’approche permet d’avoir une idée des principales relations trophiques liant les organismes d’une communauté. Suite à des échantillonnages, ils sont étudiés en laboratoire ou ex situ. Ces expériences permettent de quantifier plus précisément les relations, par exemple par des mesures d’ingestion et de taux de prédation ou des techniques d’isotopie (qui utilisent une version radioactive de certaines molécules pour pouvoir les suivre et les doser), ou d’identifier des interactions trophiques difficiles à observer in situ en utilisant des méthodologies de pointe telles que la méta-génomique, c’est-à-dire le séquençage de l’ADN du contenu du tube digestif (on peut ainsi identifier toutes les espèces consommées par un organisme). Enfin la dernière approche consiste à modéliser les réseaux trophiques grâce à toutes les informations qui ont été accumulées à leur sujet. Ce type de travail permet d’avoir une idée des flux de matière entre les espèces, du taux de recyclage des molécules dans le réseau, du nombre de chemins différents qu’une molécule peut emprunter dès son entrée dans le réseau, de connaitre l’efficacité de transfert de molécule d’un consommateur à son prédateur et plein d’autres renseignements sur le fonctionnement de la communauté. D’autres informations obtenues à partir du travail de modélisation concernent la stabilité de l’écosystème (c’est-à-dire si une perturbation le modifiera facilement ou alors s’il sera résistant aux perturbations) ou la redondance au sein de la communauté (en d’autres termes, est-ce que certaines espèces exercent la même fonction ?). On peut aussi mettre en évidence certains organismes à fonctions particulières qui peuvent fortement dépendre ou fortement modifier les autres organismes du réseau trophique ; ces organismes peuvent être appelés des organismes ingénieurs dans certains cas et des bio-intégrateurs dans d’autres cas. Mais quelque soit le rôle de chaque organisme, sa participation à un réseau trophique fait de lui un élément structurant de la communauté et un rouage du fonctionnement de l’écosystème.

Vous aurez compris que pour connaître ces structures complexes que sont les réseaux trophiques, des méthodes presque aussi complexes sont utilisées, mais rien n’est trop bien pour comprendre ce qui se passe sur notre petite planète !

Tout comme les réseaux trophiques, les réseaux mutualistes ou parasites sont complexes à étudier et à comprendre. Les flux étudiés ne sont plus des molécules fournissant de l’énergie mais d’autres types (par exemple, le pollen dans le cas de réseaux mutualistes plante-pollinisateur). Tous ces types de réseaux sont indispensables au bon fonctionnement des écosystèmes et à tous les services qu’ils peuvent nous rendre.