Un outil prometteur pour mesurer le stress chez les animaux sauvages

La technologie d’imagerie thermique est sur le point de transformer l’étude de la réponse au stress chez les animaux sauvages, selon les chercheurs de Tufts qui ont prouvé que les changements de température mesurés par la technique non invasive sont en corrélation avec d’autres changements physiologiques chez les animaux.

Paul Jerem, Marie Curie Global Fellow, et le professeur de biologie Michael Romero ont combiné l’imagerie thermique, ou thermographie, avec un dispositif de surveillance de la fréquence cardiaque dans une expérience qui est la première à suivre une association entre les changements de température corporelle et la fréquence cardiaque.

Leurs résultats « confirment que les températures à la surface du corps peuvent agir comme un indicateur de l’activation du système nerveux sympathique lors d’un stress aigu », comme leur article, publié dans le Journal de biologie expérimentalerapports.

La détermination des niveaux de stress chronique peut fournir des informations cruciales aux défenseurs de l’environnement et aux décideurs politiques soucieux de protéger les populations d’animaux sauvages. Mais traditionnellement, les chercheurs ont dû capturer des animaux pour échantillonner leur sang afin de détecter les hormones de stress afin de connaître les niveaux de stress auxquels les animaux sont soumis.

Cette technique est non seulement difficile, mais elle interrompt également les comportements habituels des animaux et augmente le stress que les chercheurs espèrent comprendre et réduire.

Depuis qu’ils ont validé l’imagerie thermique en tant que moniteur de stress efficace, les chercheurs de Tufts sont optimistes qu’elle fournira une alternative plus facile à appliquer, capable de réaliser de nombreuses choses qui seraient impossibles avec les méthodes traditionnelles, a déclaré Jerem.

Libérée des inconvénients liés au prélèvement répété d’échantillons de sang, l’imagerie thermique “offre des opportunités claires de suivre le développement de la réponse dans le temps, d’établir des phénotypes de réponse individuels détaillés et de relier la physiologie du stress aigu à la forme physique”, selon leurs conclusions.

Le travail a fusionné deux approches différentes pour mesurer le stress chez les moineaux domestiques.

Jerem a mesuré les températures de surface à l’aide d’une caméra thermique infrarouge pointée vers un perchoir. Avec les oiseaux de profil, les caméras ont mesuré les changements de température à la surface autour de la tête des oiseaux.

Les caméras infrarouges ont enregistré la température de surface de la région des yeux et le bec des moineaux domestiques, qui était d’environ 99° Fahrenheit lorsque les oiseaux étaient au repos. Les caméras ont montré que les oiseaux avaient une température plus basse après avoir été manipulés par des personnes.

Ce changement reflète un système nerveux sympathique activé, la suite d’événements métaboliques déclenchés lorsqu’un animal sent un danger. Lors de l’activation, le sang est détourné vers les organes vitaux comme le cœur et le cerveau, refroidissant efficacement le reste du corps.

Romero a apporté à l’enquête un nouveau « sac à dos » miniature qu’il a développé avec un ancien étudiant diplômé et qui lui a permis de surveiller la fréquence cardiaque des oiseaux. L’appareil a été créé en cousant un émetteur d’échocardiogramme de la taille d’une pièce de dix cents dans un petit sac ; le “sac à dos” est ajusté à l’oiseau par des bretelles en polyester et des sangles inférieures qui se glissent sous les ailes.

L’objectif de Jerem en travaillant avec Tufts était de développer une nouvelle façon d’évaluer la physiologie à l’aide de l’imagerie thermique non invasive, spécifiquement pour étudier à la fois le stress aigu et le taux métabolique. L’appareil de Romero, dit-il, a comblé une lacune technique.

“La beauté des émetteurs de fréquence cardiaque de Michael”, dit Jerem, “c’est qu’ils couvrent les deux aspects de ce que j’essaie de faire : je peux non seulement observer l’activation du système nerveux sympathique et la variabilité de la fréquence cardiaque, ou la variabilité entre des battements consécutifs de le cœur, mais, sur la base de ces données, je peux également modéliser le taux métabolique à partir de la fréquence cardiaque. »

Le taux métabolique est important car il montre à quelle vitesse ou lentement les nutriments sont convertis en énergie, explique Jerem. La production d’énergie est un lien entre les ressources alimentaires et la forme physique, ou la capacité des animaux sauvages à maintenir des tactiques de survie et de reproduction, notamment la course, le vol et la défense du territoire.

Tout changement environnemental perturbateur, tel que la sécheresse et les incendies de forêt, entraînant une pénurie de nourriture ou la destruction des habitats, dit-il, “peut avoir un impact correspondant sur les processus métaboliques et, par conséquent, sur la capacité de l’animal à survivre à ce changement”.

Romero parle avec gratitude de l’opportunité de travailler avec Jerem.

“Ce que Paul a apporté au laboratoire était absolument phénoménal dans le sens où il possédait l’expertise et la capacité d’utiliser ce type de caméras pour prendre des mesures de la surface corporelle”, dit-il. “Nos résultats reflètent une excellente collaboration entre son expertise et celle que nous avions déjà dans notre laboratoire.”

L’imagerie thermique, connue sous le nom de thermographie, n’est pas nouvelle en soi ; cela s’est avéré utile dans les études sur la faune, par exemple, qui explorent la régulation thermique chez des espèces aussi variées que le renard arctique, la chauve-souris frugivore égyptienne et la gerbille de Mongolie.

Au cours de ses études supérieures, Jerem a utilisé cette technique pour étudier la réponse au stress chez la mésange bleue. Il a également fait connaître sa passion pour le domaine au grand public en aidant à créer une vitrine scientifique au Hunterian Museum de Glasgow ; l’exposition a mis en évidence comment la thermographie peut montrer comment les oiseaux s’adaptent au froid et aider à surveiller le bien-être des oiseaux captifs et sauvages.

Le travail de Romero s’est concentré sur le processus physiologique activé sur de longues périodes de temps ; On suppose que le stress aigu détourne les ressources de la reproduction vers la survie, mais “il convient de noter que les effets sont susceptibles d’être liés à plus que le simple nombre d’événements stressants vécus par un animal”, dit-il. “La variation de la réponse individuelle au stress, ou la facilité avec laquelle un animal est déclenché dans une réponse au stress, et la rapidité avec laquelle cet animal peut récupérer, sont également susceptibles d’être un facteur important influençant les résultats.”

Les recherches de Romero, par exemple, sur les iguanes marins des Galapagos, ont révélé une survie réduite et une réactivité au stress plus élevée. Des effets similaires ont été observés chez les oisillons de cigognes blanches européennes.

Les chercheurs de Tufts pensent que l’imagerie thermique pourrait avoir un « potentiel transformateur pour améliorer notre compréhension de la façon dont les animaux sauvages utilisent le stress pour s’adapter à des environnements changeants », rapportent-ils.

“Les données sur la variabilité des réponses au stress chez les animaux sauvages sont relativement rares”, explique Romero. “Il est particulièrement difficile d’obtenir un prélèvement sanguin. Étant non invasive, l’imagerie thermique est particulièrement bien adaptée à la capture des mesures répétées nécessaires pour déterminer la variabilité de la réponse au sein et entre les individus.”

Son application pourrait inclure la collecte d’informations sur le stress chez des animaux individuels pour aider les scientifiques à comprendre les changements au niveau communautaire et à identifier les populations à risque et en voie de disparition.

“Vous pourriez imaginer une espèce dont la conservation est préoccupante, dont la survie dépend du financement de l’écotourisme”, explique Jerem. “Il devrait être possible d’utiliser l’imagerie thermique pour évaluer les effets de l’écotourisme, tels que le contact humain, sur une espèce avec un effet minimal. La dynamique des populations pourrait alors être prédite à partir de ces réponses individuelles, ce qui nous permettrait de juger si les effets de la conservation financée par l’écotourisme l’emportent sur les effets du contact humain.