Les collections naturalistes dans la science du XXIe siècle

Les collections constituent un support primordial pour la connaissance. Leur qualité fondamentale réside dans la permanence des spécimens qui peuvent être revisités à la lumière de nouvelles questions et de nouvelles technologies. Leur utilisation s’inscrit dans une démarche scientifique qui demande non seulement de l’expertise, des outils, des méthodes mais aussi de l’inventivité et des connaissances d’arrière-plan sur les questions traitées.

Les collections d’Histoire naturelle doivent ajouter aux usages traditionnels taxonomiques les utilisations innovantes liées à des problématiques actuelles (changement global, nouvelles ressources naturelles avec le biomimétisme, etc.). Ces nouvelles utilisations sont possibles grâce au statut matériel des collections contenant des spécimens et leurs liens avec des informations numériques.

La découverte au MNHN d'un moulage inconnu du Grand Diamant Bleu de Louis XIV, perdu en 1792, permet de le refaire « renaître » grâce aux méthodologies de la minéralogie physique : scanner, spectroscopie optique, mécanique quantique, simulations info-graphiques et nanoparticules. Combiné à d’autres découvertes concernant le Grand Saphir de Louis XIV, des études paléographiques complètent ce sujet science-histoire.

Vestige à la fois biologique, archéologique et ethnographique, la momie se situe à l’interface d’enjeux pluridisciplinaires et suppose l’emploi d’outils et techniques adaptés. Les travaux menés sur la momie chachapoya, figure emblématique du Musée de l’Homme, illustre les moyens mis en œuvre pour l’étude des restes humains momifiés des collections anthropologiques du Muséum : autopsie virtuelle, expérimentation comparative, analyse archéo-entomologique.

La recherche en anthropologie biologique vise à reconstruire l'histoire naturelle des populations humaines, leurs migrations à travers le globe et les mécanismes qui ont contribué à leur diversité. Par le biais de deux exemples, le premier peuplement des Amériques, et l'influence du climat sur la morphologie crânienne, ce chapitre illustre l'importance des collections de restes humains, dont celle du MNHN.

Les herbiers permettent d’identifier efficacement de nouvelles espèces de plantes hyperaccumulatrices de métaux (e.g. nickel, manganèse, zinc) grâce à la spectrométrie de fluorescence des rayons X. Cribler l’Herbier du MNHN-Paris s’est révélé prometteur notamment pour des territoires peu étudiés comme les Amériques et Madagascar. Ces découvertes ouvrent des perspectives inédites pour la restauration écologique et la phytoextraction des métaux.

La collection de crustacés fossiles du MNHN (invertébrés et micropaléontologie) est très diversifiée et conserve des milliers d’échantillons. L’utilisation des nouvelles technologies permet aujourd’hui de répondre à des questions importantes sur les relations de parenté entre crustacés fossiles et actuels, sur leur origine et leur diversification, sur leur distribution géographique et l’occupation des niches écologiques au cours des temps géologiques.

Riche de près d’un siècle d’histoire et de plus de 1600 souches vivantes, la collection de cyanobactéries et microalgues du Muséum national d’Histoire naturelle bénéficie de l’émergence des approches « -omics ». Elle peut ainsi répondre aux enjeux actuels de la recherche, notamment en taxonomie et écophysiologie, et constituer une ressource pour le diagnostic environnemental et l’identification de molécules bioactives.

L’origine et l’intérêt scientifique de la banque de tissus et cellules cryoconservées (TCCV) hébergée a l’Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB) du MNHN sont rapportés. Constituée de fibroblastes cultivés à partir de biopsies de 500 espèces de mammifères et secondairement d’oiseaux et de reptiles, elle offre un large potentiel de recherches fonctionnelles sur les chromosomes, l’ADN, l’ARN et les protéines.

Les collections d’herbiers abritent des spécimens d’espèces totalement disparues dans la nature et même en culture. Elles peuvent alors représenter un dernier recours pour reconstituer des plantes vivantes à partir de graines, ou tissus embryonnaires, encore viables. Nous présentons la démarche expérimentale engagée, avec la mise au point préalable d’itinéraires techniques de germination sur des espèces affines des espèces disparues.

Les carottes sédimentaires et l’analyse de foraminifères, permettent d’estimer les variations de température océanique. Nous présentons ici, un résumé et des avancées récentes dans la mise au point des nouveaux proxies géochimiques pour estimer des variations de la salinité ou le pH. Cependant, des efforts sont encore à faire pour reconstruire de manière quantitative et qualitative les conditions climatiques passées.

Utiliser des herbiers pour restituer la teneur en 14C de l’atmosphère en Égypte aux XVIIIe-XIXe siècles : c’est le challenge de ce projet. L’enjeu est d’évaluer de possibles déviations par rapport à la courbe de calibration 14C internationale IntCal afin de préciser les datations 14C d’artéfacts archéologiques, et d’approfondir la chronologie de la Méditerranée orientale des IIIe et IIe millénaires.

Il est aujourd’hui possible d’analyser le patrimoine génétique des microorganismes pathogènes de cultures à partir d'échantillons d’herbiers âgés de plusieurs siècles. Une méthodologie adaptée à l'isolement et à l'étude des acides nucléiques anciens dégradés permet de complémenter les données modernes pour préciser les paramètres épidémiologiques, mais aussi dater et comprendre les processus évolutifs menant à l’émergence de nouvelles maladies.

Vespa velutina possède en Asie des populations aux patrons de coloration très variés. La forme nigrithorax introduite en France a déjà envahi 10 pays européens. Les collections d’histoire naturelle et des analyses moléculaires ont permis de déterminer l’origine de la lignée invasive et ses potentialités d’expansion, mais aussi la structure de la diversité de l’espèce et les facteurs à l’origine des différences de coloration entre populations.

Les changements globaux, climatiques en particulier, influencent la distribution des espèces et la composition des communautés. Ce chapitre évalue la pertinence et les limites de l’utilisation des collections d’histoire naturelle pour retracer les changements temporels dans les communautés de macroalgues de Bretagne depuis le début de l’ère industrielle jusqu’à nos jours.

Les collections d’herbiers sont à la base de la connaissance de la diversité botanique. Ils constituent aussi des témoignages, parfois uniques, des changements de cette diversité et des écosystèmes depuis quatre siècles. Ainsi les herbiers se révèlent être un champ d’investigations pour des recherches diverses, allant de l’étude de microbes anciens au changement climatique actuel.

Doit-on améliorer notre connaissance du vivant et de la biodiversité grâce aux images in natura et aux collections de médias numériques associées aux collections en leur donnant encore plus de poids dans le cadre de la biologie comparative, en réaffirmant l’importance des spécimens, en innovant dans l’accès aux base de données liant spécimens et médias numériques ?

L’informatisation des collections d’histoire naturelle et leur agrégation dans des portails globaux donnent un accès sans précédent à la richesse des collections. De la gestion des collections à l’analyse scientifique, le défi consiste à s’approprier ce changement d’échelle en regard de la quantité et de la nature des données pour répondre à de nouvelles questions dans une dynamique de science ouverte.

Les collections de sciences humaines du Muséum résultent de trajectoires différentes et se sont constituées indépendamment les unes des autres : ethnobotanique (spécimens végétaux et d’objets associés) et ethnologie (objets collectés au début de ce siècle). Le lien entre elles n’a jamais été fait. Nous exposons ici les principes qui ont été à la base de leur constitution et ceux d’une réorganisation scientifique en un seul ensemble « bioculturel », puis quelques lignes sur l’enrichissement et la recherche.

Conserver revient souvent à s’interroger sur ce que l’on veut transmettre aux générations futures et pourquoi. Rien n’étant éternel, il faut souvent choisir de privilégier la transmission de tel aspect au détriment de tel autre. Outre les grands principes de la conservation, sont rappelés ici les différentes valeurs associées aux collections d’Histoire naturelle qui motivent les politiques de conservation.

Les collections permettent de répondre à des enjeux sociétaux et scientifiques actuels ; cela amène à questionner quel legs serait important pour la science du futur. Non seulement de bonnes pratiques de conservation doivent être suivies mais l’association d’informations d’histoire naturelle avec le spécimen, qu’elles soient notées ou captées, sera le plus bel héritage de notre génération aux scientifiques du futur.