Solutions ADNe optimisées par Intelligence Artificielle pour la surveillance de la biodiversité marine – ADNeIA

Les pressions d’origine anthropique et le changement climatique ont des impacts majeurs et croissants sur les écosystèmes marins, accélérant la demande pour un suivi continu de leur biodiversité et de leur état écologique. Un suivi efficace nécessite le développement, la modélisation, l’interprétation et la cartographie d’inventaires écologiques et d’indicateurs, en particulier pour les poissons et les crustacés, qui sont au cœur de ces évaluations en raison de leurs rôles écologiques mais aussi de leur vulnérabilité. Les techniques traditionnelles de suivi de ces espèces — telles que les campagnes de pêche, les observations par plongeurs ou les caméras sous-marines appâtées — sont souvent invasives, coûteuses et limitées dans leur couverture taxinomique.

Au cours de la dernière décennie, le métabarcoding de l’ADN environnemental (ADNe) s’est imposé comme une alternative non invasive révolutionnaire. Tous les organismes marins libèrent en effet de l’ADN dans leur environnement par le biais de fluides ou de cellules, un ADN qui peut persister dans l’eau pendant plusieurs heures ou jours. Cet ADN peut être collecté, filtré et séquencé afin d’identifier les espèces présentes à l’aide d’amorces universelles ciblant des groupes taxinomiques spécifiques.

SPYGEN, pionnier dans le domaine de la recherche sur l’ADNe depuis 2011, a joué un rôle central dans l’avancement de ces méthodes, notamment pour les écosystèmes aquatiques. Leurs travaux fondateurs sont largement cités et ont fortement influencé ce domaine. Toutefois, l’évaluation efficace de l’état écologique et des dynamiques de biodiversité à partir de relevés ADNe nécessite des approches de modélisation sophistiquées prenant en compte les interactions complexes entre une multitude de facteurs. C’est dans ce contexte que l’intelligence artificielle peut libérer tout le potentiel du suivi, de la restitution et de la cartographie de l’ADNe, grâce à l’apport en compétence du titulaire de la Chaire.

Pour faire face aux défis scientifiques et économiques actuels, et continuer à innover, SPYGEN entend entamer une nouvelle phase de développement en proposant des outils avancés pour l’échantillonnage de la biodiversité dans des environnements difficilement accessibles, comme les parcs éoliens en mer, les canyons sous-marins ou les zones de grande profondeur. L’entreprise prévoit également d’enrichir ses bases de données génétiques de référence et d’optimiser ses pipelines bioinformatiques en intégrant les dernières avancées en intelligence artificielle, notamment les modèles de langage, afin d’analyser et d’interpréter plus efficacement les volumes massifs de données ADNe.

Par ailleurs, la Chaire a pour objectif de modéliser et contextualiser les indicateurs de biodiversité en s’appuyant sur des algorithmes d’apprentissage profond couplés à l’imagerie satellitaire, permettant ainsi des évaluations plus précises et ambitieuses de l’état des écosystèmes marins. Enfin, elle prévoit de développer une plateforme numérique de cartographie pour visualiser les tendances de la biodiversité et la répartition des espèces dans l’espace et dans le temps. Ce système offrira un accès en ligne aux données et produira des rapports normalisés conformes aux cadres émergents tels que les Verifiable Nature Units (VNU), les crédits biodiversité et les exigences de reporting extra-financier des entreprises (CSRD).