Facteurs limitant et améliorant la détection d'ADN environnemental dans les sédiments marins

RÉSUMÉ : L'ADN environnemental (ADNe) est un domaine émergent dont les approches se développent pour répondre à des besoins en termes de programmes de surveillance et de gestion environnementale. Alors que de plus en plus de lignes directrices concernant l'utilisation et la standardisation des méthodes en ADNe sont développées, les facteurs influençant la détectabilité du matériel génétique dans l'environnement sont encore, à ce jour, peu étudiés. Le présent projet de recherche a pour objectif de caractériser l'effet de facteurs tels que la granulométrie des sédiments, la concentration d'acides humiques et d'ions métalliques (calcium, cuivre, fer, manganèse) sur la détectabilité de l'ADN dans les sédiments marins. Ce mémoire fait mention de l'effet de ces facteurs directement dans une matrice sédimentaire pour reproduire les conditions utilisées pour traiter un échantillon naturel alors que la majorité des inhibiteurs connus à ce jour ont été identifiés par leurs effets sur la réaction de polymérase en chaine (PCR). La matrice sédimentaire fut traitée chimiquement pour retirer les acides humiques, les acides fulviques, les ions métalliques labiles ainsi que les composés phénoliques. Ce faisant, une approche contrôlée a pu être utilisée pour évaluer individuellement l'influence des facteurs ciblés sur la détectabilité de l'ADN exogène ajouté en quantité connue dans la matrice. Les résultats ont permis d'identifier des facteurs qui limitent (calcium, fer et manganèse) ainsi que des facteurs qui améliorent (cuivre et acides humiques) la détectabilité de l'ADN dans les sédiments. Notamment, les résultats identifient pour la première fois l'effet limitant du manganèse et confirment que la présence dans l'environnement du calcium et du fer tend à réduire la détectabilité de l'ADNe alors que leur effet inhibiteur avait été identifié en PCR. L'acide éthylènediaminetétraacétique a été utilisé pour évaluer le potentiel d'un chélatant résultant en une amélioration de la détectabilité de l'ADN pouvant potentiellement appuyer l'hypothèse soulevée quant à l'effet de l'ajout d'acides humiques. Ces travaux de recherche clarifient de nouvelles limites pour l'interprétation des données et suggèrent des pistes pour améliorer la détection d'ADNe tout en présentant le besoin de plus de tests pour mieux comprendre l'ensemble des facteurs qui influencent la détectabilité de l'ADN dans l'environnement. -- Mot(s) clé(s) en français : ADNe, inhibiteurs, sédiments marins, ions métalliques, acides humiques, granulométrie, acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA). -- \nABSTRACT : Environmental DNA (eDNA) is an emerging field in which approaches are developing to answer needs in terms of monitoring and environmental management. While more and more guidelines concerning the use and standardization of eDNA methods are developed, the factors influencing the detectability of genetic material in the environment are still, to date, poorly studied. This research project aims to characterize the effect of factors such as sediment particle sizes, concentration of humic acids and metal ions (calcium, copper, iron, manganese) on DNA detectability in marine sediments. This thesis reports the effect of these factors directly in a sedimentary matrix to reproduce the conditions used to treat natural samples, whereas most inhibitors known to date have been identified by their effects on the polymerase chain reaction (PCR). The sedimentary matrix was chemically treated to remove humic acids, fulvic acids, labile metal ions and phenolic compounds. In doing so, a reductive approach was used to individually assess the influence of the targeted factors on the detectability of exogenous DNA added in a known amount in the matrix. The results made it possible to identify factors that limit (calcium, iron and manganese) as well as factors that improve (copper and humic acids) the DNA detectability in sediments. Moreover, the results identify for the first time the limiting effect of manganese and confirm that the presence in the environment of calcium and iron tends to reduce the detectability of eDNA whereas their inhibitory effect had been identified in PCR. Ethylenediaminetetraacetic acid was used to evaluate the potential of a chelating agent resulting in an improvement in DNA detectability which could potentially support the hypothesis raised as to the effect of the addition of humic acids. This research clarifies new limitations for data interpretation and suggests ways to improve eDNA detection while presenting the need for more tests to better understand all the factors that influence DNA detectability. -- Mot(s) clé(s) en anglais : eDNA, marine sediments, metal ions, humic acids, granulometry, ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA).

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