Les clients de l'hôtel de Valerie McKenzie ne pouvaient être décrits que comme ayant un très haut niveau de maintenance.
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Tout d’abord, ils nécessitent chacun des unités individuelles en plastique portable, qui sont offertes gratuitement avec une vue époustouflante sur les montagnes de Collegiate Peaks, dans le Colorado. Au cours de la première quinzaine d'octobre, ils ont également reçu des repas quotidiens minutieusement préparés, riches en protéines, un traitement intensif au bain probiotique de deux semaines et un écouvillonnage de la peau toutes les deux semaines pour l'analyse du microbiome. Malheureusement, les accusations bien méritées de McKenzie n'ont pas été en mesure d'exprimer leur gratitude pour le traitement royal.
Après tout, le biologiste de l’Université du Colorado, Boulder, gérait un «hôtel pour crapauds».
Le travail de terrain que McKenzie a achevé en octobre pourrait sauver des milliards de vies - des vies d'amphibiens, certes, mais peut-être aussi certaines vies humaines. Elle espère que les traitements probiotiques administrés aux crapauds dans ses hôtels cet automne avec son équipe pourraient permettre aux futurs crapauds de lutter contre un agent pathogène mortel.
Pendant des décennies, les populations de grenouilles, de crapauds et de salamandres du monde entier ont été ravagées par un mystérieux agent pathogène fongique appelé Batrachochytrium dendrobatidis (Bd). C'est un problème, car les amphibiens - dont 40% sont menacés d'extinction imminente dans le monde entier - sont essentiels à la santé des écosystèmes. La journaliste Elizabeth Kolbert a contribué à attirer l'attention du public sur cette crise écologique dans un article pour le New Yorker de 2009, puis dans son livre The Sixth Extinction, lauréat du prix Pulitzer.
Ce n'est pas simplement que ces amphibiens contrôlent les populations d'insectes et servent de nourriture aux plus grands prédateurs. Ils sont aussi particulièrement sensibles à leur environnement, ce qui en fait des «espèces indicatrices» ou des animaux dont la santé et les fluctuations de la population peuvent être utilisées pour évaluer les perturbations et les dommages environnementaux plus importants. Comme si cela ne suffisait pas, les biologistes s'inquiètent également du fait que les grenouilles, les crapauds et les salamandres jouent un rôle dans la régulation des populations de moustiques, qui transmettent des maladies dévastatrices du West Nile à Zika.
Et d’un point de vue commercial, «nous sommes en train de perdre des produits pharmaceutiques», explique Reid Harris, biologiste de James Madison et chercheur sur les amphibiens. Harris fait référence au fait que les sécrétions de peau de grenouille pourraient jouer un jour un rôle dans les traitements de maladies humaines telles que le VIH. "Perdre une seule espèce est inacceptable, mais nous envisageons de perdre 42% des espèces", a déclaré Harris. Dans certains endroits, ajoute-t-il, l'environnement réagit déjà aux extinctions de manière imprévue. «Au Panama, il y a eu une extinction massive et maintenant, on voit beaucoup plus d'algues se développer dans les ruisseaux», dit-il.
"Hôtels Crapaud" pour les crapauds traités et de contrôle. (Valerie McKenzie) Les travaux de McKenzie s'appuient sur des recherches que Harris a entamées il y a près de dix ans. En 2008, son laboratoire a découvert que J. lividum, une bactérie naturellement présente sur la peau de nombreuses espèces de crapaud et de grenouille, avait des effets utiles contre les champignons. Il a semblé retenir le Bd assez longtemps pour que le système immunitaire des grenouilles se déclenche et termine le travail.
Harris s'est d'abord attiré vers J. lividum après l'avoir vu virer au violet foncé dans le laboratoire, à l'époque où il travaillait avec le chimiste organique Kevin PC Minbiole, aujourd'hui à l'Université Villanova. «Chaque fois qu'une colonie produisait une couleur, cela attirait l'attention de Kevin», déclare Harris. Il voulait comprendre le mécanisme derrière le changement de couleur.
Il s'est avéré que le métabolite qui a provoqué ce changement de teinte était essentiel: alors que toutes les grenouilles examinées portaient du J. lividum, seules celles qui étaient baignées dans une solution de J. lividum avaient le métabolite sur elles ... et ce sont ceux qui ont survécu à l'exposition au Bd. Toutes les grenouilles du groupe témoin sauf une sont mortes.
En 2010, Harris a participé à un essai sur le terrain avec J. lividium qui a abouti . Après que Reid ait cultivé une souche de la bactérie originaire de grenouilles à pattes jaunes de la montagne californienne, le biologiste Vance Vredenburg de l’Université de San Francisco a appliqué le traitement à l’aide de récipients en plastique. Les grenouilles traitées avec la bactérie sont les seules à avoir survécu un an. Mais la deuxième année, la truite a mangé toute la population. (La truite avait été jetée à l'eau pour la pêche sportive). Vredenburg n'a jamais publié les résultats.
Les hôtels pour crapaud de McKenzie - un projet que son équipe a baptisé «Purple Rain» à la mémoire de Prince et à la couleur de la bactérie - impliquaient également de baigner 150 crapauds boréaux sauvages dans une solution probiotique de J. lividum . Elle a commencé par isoler une souche native de la bactérie et démontrant qu'il avait un effet protecteur. La composante native était essentielle: «Nous ne voulons pas prendre un microbe d'une autre partie du monde et l'introduire», explique-t-elle.
Dans un article publié en septembre dernier, McKenzie, Harris et plusieurs autres chercheurs ont démontré que le traitement des crapauds boréaux en captivité avec J. lividum ne présentait aucun effet néfaste sur la santé et augmentait de 40% leurs chances de survivre à une exposition au Bd. Le document souligne l’importance de maintenir la diversité des microbiomes en bonne santé parmi les populations d’animaux captifs - surtout parce que nous ne comprenons pas encore la myriade de rôles liés à la santé que jouent ces bactéries.
L'équipe de McKenzie avait initialement prévu de traiter les crapauds élevés en captivité et de les relâcher dans la nature, mais une vague de froid a tué cette cohorte de crapauds. L'État du Colorado a demandé à l'équipe de McKenzie de travailler plutôt avec une population sauvage de crapauds métamorphosés. «Ils se sentaient très désespérés», déclare McKenzie. «Dans la région des pics collégiaux, les crapauds boréaux étaient florissants et non infectés jusqu'à il y a plusieurs années, lorsque les biologistes de l'État ont commencé à détecter le Bd dans ces sites.» Les crapauds boréaux ont été menacés d'extinction dans le Colorado en 1993.
Crapauds métamorphiques de Brown's Creek, après traitement et échantillonnage, juste avant leur retour dans la zone humide. (Stephanie Shively) Le laboratoire de McKenzie attend toujours de récupérer les données qui lui indiqueront si J. lividum est restée sur les crapauds de ses hôtels. Elle espère que les bactéries resteront bloquées pendant au moins deux semaines. «Les crapauds peuvent devenir infectés en tant que têtards, mais le Bd a tendance à rester sur leur bouche», explique McKenzie. «Cela se propage pendant la métamorphose. Et pendant la métamorphose, les crapauds traînent dans des rassemblements géants. Par conséquent, s’il ya un individu infecté, l’infection peut se propager rapidement. ”
Elle ajoute que «s'il y a une épidémie lors de la métamorphose, elle élimine 90% des individus». Dans ces cas, les plus jeunes adultes meurent avant même d'avoir pondu. Son équipe ne comprendra pas le taux de survie dans le groupe de traitement car elle n'a pas marqué les crapauds avec lesquels elle a fait l'expérience de la reprise (il y en avait trop peu pour en faire une possibilité). Mais si des crapauds survivent au printemps, ce sera un énorme succès.
La prochaine étape consisterait à traiter plusieurs centaines, voire des milliers de crapauds, indique McKenzie, et à marquer ceux qui doivent être recapturés afin de mieux déterminer l'efficacité des traitements par J. lividum pour protéger les crapauds.
Les traitements de J. lividum sont prometteurs pour les crapauds boréaux et les grenouilles de montagne aux pattes jaunes, mais ils ne sont pas une solution miracle. Par exemple, ils peuvent ne pas aider toutes les sortes de grenouilles, explique Matt Becker, chercheur sur les grenouilles au Smithsonian Conservation Biology Institute. Becker dit qu'il n'a pas vu de succès dans le traitement des grenouilles dorées panaméennes captives avec la bactérie. "Les bactéries violettes ne veulent pas coller à leur peau", dit-il.
Il y a aussi le problème du déploiement. «Chaque grenouille dans son propre conteneur Tupperware ne fonctionnera pas vraiment», déclare Harris. Au lieu de cela, il dit que les scientifiques pourraient un jour transmettre J. lividum ou d'autres traitements probiotiques via des sources d'eau ou en inoculant le traitement dans le sol. «Vous pouvez imaginer des scénarios dans lesquels vous augmentez l'environnement», dit-il.
«Lorsque nous arrivons à des populations où il ne reste plus que quelques forteresses et où nous effectuons des traitements ciblés, elles risquent de persister», ou du moins de survivre quelques générations plus, explique McKenzie. "Cela peut leur donner une chance de continuer à évoluer et à s'adapter à l'agent pathogène." En d'autres termes, l'objectif n'est finalement pas de soutenir indéfiniment les populations d'amphibiens, mais de gagner du temps.
