Le dernier rhinocéros blanc du nord, son nom était le Soudan, est décédé en mars, ne laissant que deux membres de la sous-espèce: sa fille et sa petite-fille.
Dans le passé, ces faits nuls auraient sonné le glas. Des chercheurs de l'Institut de recherche sur la conservation du zoo de San Diego, qui abrite une ménagerie glaciale connue sous le nom de zoo gelé, s'efforcent de donner une seconde chance aux rhinocéros blancs du nord. Depuis 1975, l'institut recueille des tissus de créatures, certaines en voie de disparition, d'autres non, puis cultive les cellules dans le laboratoire et les conserve à une température de 321 degrés Fahrenheit.
Les zoos utilisent déjà des technologies de reproduction telles que la fécondation in vitro pour des animaux comme les gorilles et l'insémination artificielle pour les pandas. (Ailleurs, les scientifiques étudient les avantages de ressusciter des espèces disparues telles que le mammouth laineux et le pigeon voyageur, bien qu'ils soient obligés d'utiliser un ADN ancien pour cela.) et a été jusqu’à fabriquer des embryons de guépards et à féconder les œufs de rhinocéros blancs du Sud.
Les gardiens de zoo espèrent que leurs douzaines d’échantillons de rhinocéros blancs septentrionaux deviendront les parents d’une nouvelle génération d’une manière différente: en utilisant la technologie des cellules souches pour transformer le tissu cutané préservé du rhinocéros en œufs et en sperme.
Les recherches de l'institut vont au-delà de la fabrication du bébé. Les scientifiques travaillent sur des méthodes d'identification génétique de la viande de primates et d'antilopes duiker chassées illégalement. Et à l'avenir, ils pourraient utiliser sa collection pour restaurer la diversité génétique des furets à pieds noirs, une espèce en voie de disparition.
L'élargissement de ces efforts nécessitera un réseau mondial de zoos gelés, écrivez Oliver Ryder, directeur de la génétique de la conservation de l'institut, et le co-auteur Manabu Onuma dans la Revue annuelle des biosciences animales .
Ryder, à l’institut depuis sa création, a parlé à Knowable du passé, du présent et de l’avenir du zoo gelé. Cette conversation a été modifiée pour plus de longueur et de clarté.
Comment le zoo gelé a-t-il commencé?
Nous aimons dire que le zoo Frozen a commencé quand le Dr Kurt Benirschke est venu au zoo de San Diego en 1975. Le Dr Benirschke, décédé en 2018, s'intéressait à la fertilité et aux chromosomes. La technologie permettant de congeler les cellules et de les décongeler avec la fonction restaurée était encore relativement nouvelle - elle avait été conçue pour la première fois avec du sperme en 1949 - mais elle ouvrait toutes sortes de possibilités. Avoir des cultures de cellules pour geler, raviver et faire croître plus de cellules à partir de, pour examiner les chromosomes, était une avancée vraiment significative. D'autres scientifiques le faisaient, mais principalement dans la recherche médicale humaine.
Le Dr Benirschke était particulièrement intéressé par la description des chromosomes de diverses espèces. Nous avons saisi toutes les occasions qui se présentaient pour capturer une nouvelle espèce. Il était certain que les cellules mises en banque trouveraient des utilisations bien au-delà de ce qui pouvait être envisagé à l'époque.
Au Frozen Zoo, des flacons comme ceux-ci sont des «enclos pour animaux». Chacun contient du sperme ou des cellules développées à partir d'un morceau de peau d'animal ou d'un autre tissu. Ils sont stockés dans l'azote liquide à -321 degrés Fahrenheit et décongelés lorsque les chercheurs veulent les utiliser. (San Diego Zoo Global) Vous avez également rejoint le Frozen Zoo, alors appelé Centre pour la reproduction des espèces menacées d'extinction, en 1975. Vous souvenez-vous du premier animal dont vous avez préservé les cellules?
C'était un muntjac chinois, un cerf qui aboie. Il y en avait un qui avait une fracture et qui avait été réparé par des chirurgiens orthopédistes. Ils ont dû l'attraper et l'anesthésier pour changer le plâtre, alors j'ai pu venir faire une biopsie de peau.
Les aboiements du cerf sont intéressants. Il y a des muntjacs chinois et indiens, et la personne moyenne serait mise au défi d'identifier beaucoup de différence entre les deux. Pourtant, alors que le muntjac chinois possède 46 chromosomes, le muntjac indien possède le plus petit nombre de chromosomes connu chez les mammifères: six chez les femelles, sept chez les mâles.
Ceux d’entre nous qui s’intéressaient à l’évolution, à l’évolution des chromosomes et à la formation des espèces, ont été mis au défi par ce «scandale», comme on l’appelait. Nous savons maintenant que les chromosomes ont fusionné dans l'ancêtre du muntjac indien. Ce qui a déclenché cette fusion n'est pas connu, mais cela doit avoir eu lieu. Un hybride entre les deux a été fabriqué en Chine; il avait trois gros chromosomes et 23 petits. Ça a vécu, mais ça ne pouvait pas se reproduire.
Une autre fois, en 1980, je me souviens que le pathologiste m'ait dit: «Nous avons un animal vraiment intéressant et rare dans la salle d'autopsie [d'autopsie animale]. Vous devriez en obtenir un échantillon. »Et c'était un rhinocéros blanc du nord. Cet échantillon a fourni le matériel, des années plus tard, pour réaliser la première étude génétique comparant les rhinocéros blancs du nord et du sud.
Passons maintenant rapidement au présent et nous avons un ambitieux projet de sauvetage génétique visant à empêcher l'extinction du rhinocéros blanc du Nord, qui dépend des 12 cultures de rhinocéros blancs du Nord que nous avons conservées au fil des ans.
Comment pouvez-vous utiliser ces cellules pour sauver le rhinocéros blanc du nord?
À partir de ces échantillons de peau en banque, nous avons congelé des cellules appelées fibroblastes. Nous décongelons ces cultures et les transformons en ce qu'on appelle des cellules souches pluripotentes induites. Celles-ci peuvent, en théorie, se transformer en presque toutes les cellules du corps: elles peuvent fabriquer des cellules cardiaques battantes, des cellules nerveuses.
Notre objectif ultime est de transformer les cellules souches en ovules et en spermatozoïdes afin de créer des embryons. En d'autres termes, ces fibroblastes pourront avoir des bébés.
Cela a été fait chez les souris de laboratoire, mais aucune autre espèce pour le moment. Jusqu'à présent, nous avons induit des cellules souches pluripotentes de rhinocéros blancs du Nord. Nous affinons maintenant les méthodes pour confirmer leur pluripotence. Une autre équipe travaille avec un troupeau de rhinocéros blancs du Sud que nous comptons utiliser comme mères porteuses. Nous sommes au moins dans une décennie au large d'un bébé rhinocéros blanc du Nord, mais nous progressons.
Si vous me l'aviez demandé en 1985, pouvez-vous prendre une cellule du zoo congelé et la transformer en animal, j'aurais dit non. Maintenant, nous prévoyons de le faire dans le laboratoire ici.
Ovocytes frais (œufs) prélevés sur un rhinocéros blanc du sud. Les chercheurs du Frozen Zoo espèrent transformer les cellules de peau préservées du rhinocéros blanc du Nord en œufs et spermatozoïdes et implanter des embryons dans une maman du rhinocéros blanc du sud. (TB Hildebrandt et al. / Nature Communications 2018) Que faites-vous d'autre avec des échantillons du zoo congelé?
Nous sommes une excellente source pour les projets sur le génome. Nous avons fourni des échantillons à quelque 140 projets de séquençage du génome entier.
Nous collaborons avec le Broad Institute de Cambridge, dans le Massachusetts, au projet 200 Mammals, qui comparera l’ADN humain à celui de 199 autres mammifères. Cela aidera les chercheurs à comprendre quel ensemble de gènes est si important qu'ils ont été préservés chez nous et chez d'autres animaux. Et je participe au projet sur le génome des vertébrés afin de séquencer les 66 000 espèces de vertébrés vivants. Ces génomes révèlent de nombreuses informations intéressantes sur l'histoire d'une population animale, ses modèles de migration et son hybridation avec d'autres espèces. Ce type d'analyse génétique va ouvrir une nouvelle fenêtre étonnante sur le fonctionnement de la vie.
Lors de votre examen, vous avez évoqué la création d’une biobanque mondiale pour la faune. Pourquoi est-ce important?
Bien que le zoo de San Diego ait son zoo gelé, avec plus de 1 000 espèces, il ne s'agit que d'une petite fraction de la biodiversité mondiale. Environ 26 500 espèces menacées ont été nommées - et d'autres ne sont pas inscrites sur la liste.
L'année prochaine, il y aura moins de biodiversité que maintenant. Nous devrions donc être en train de faire des transactions bancaires pendant que nous le pouvons. Cela doit être fait dans différents pays afin qu'ils disposent de leurs propres ressources génétiques.
Vous avez dit que lorsque vous êtes arrivé au zoo gelé il y a 44 ans, vous ne pouviez pas imaginer cultiver des animaux entiers à partir de cellules. Quel projet aimeriez-vous voir le zoo gelé prendre dans les 44 prochaines années?
Lorsque les populations d'espèces diminuent, elles perdent également de précieuses versions de gènes qui n'étaient présents que chez certains animaux. Le pool de gènes devient une flaque de gènes. J'imagine qu'à l'avenir, en utilisant du matériel en banque, nous pourrions restaurer la variation génétique.
Comment feriez-vous cela?
Il faudrait transformer les cellules en animaux. Par exemple, vous pouvez prendre un animal femelle vivant dans la nature et lui transférer un embryon contenant des gènes utiles.
Certains pourraient dire que ramener des gènes perdus ou des espèces presque éteintes, c'est jouer à Dieu.
Mais les humains le font depuis longtemps: nous avons causé l'extinction d'espèces. Nous avons irrémédiablement changé leurs habitats. Nous avons modifié leur comportement. Nous les avons mélangés. Nous avons modifié leurs environnements, leurs prédateurs, leurs maladies. Toutes ces choses que nous avons déjà faites.
Utiliser des échantillons en banque pour promouvoir la diversité nous donnerait une chance de changer le monde naturel de manière positive.
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