Alexander Weigand : spéléologue, spécialiste des pollinisateurs et de la conservation des espèces au MNHNL

Dr. Alexander Weigand, biologiste et conservateur en zoologie au MNHNL, explique comment concilier recherche de terrain classique et méthodes modernes, et pourquoi même les tiques ont leur importance.

Alexander Weigand est biologiste et chercheur au MNHNL. Ses domaines de recherche portent sur l’étude de la biodiversité, en particulier les insectes pollinisateurs, les vecteurs entomologiques et la faune souterraine. Il travaille notamment à l’élaboration d’un atlas complet des syrphes (une famille de mouches), ainsi qu’au premier atlas national des abeilles sauvages. Alexander consacre également une partie de ses recherches à l’études de la biodiversité souterraines des grottes du Luxembourg, et s’engage dans la communication et l’expertise scientifiques.

Pourquoi son travail est-il si important ?

Il contribue de manière essentielle à documenter et préserver la biodiversité au Luxembourg. Il associe des technologies modernes, telles que le metabarcoding de l’ADN et la tomodensitométrie, à la recherche de terrain classique. De plus, il fournit une base scientifique pour la protection de la nature, l’éducation à l’environnement et la prise de décision politique.

Alexander, peux-tu nous raconter ton parcours scientifique jusqu’à présent ?

À partir de 2004, j’ai étudié la biologie à Darmstadt, avec une spécialisation en zoologie. J’ai ensuite effectué un doctorat à la Goethe-Universität Frankfurt am Main dans les domaines de la biodiversité et de la biologie évolutive ; je me suis concentré sur les micro-escargots et l’habitat des grottes. Après mon doctorat en 2012, j’ai travaillé à l’Académie doctorale de la Goethe-Universität Frankfurt am Main (GRADE) et développé des modules d’e-learning pour les doctorant·e·s et les étudiant·e·s en sciences de la vie.

En parallèle, j’ai exercé comme formateur et consultant pour une entreprise appelée « uni-support ». J’y ai acquis une certaine expérience en gestion de projet et en rédaction scientifique : des compétences que j’ai pu ensuite transmettre à d’autres.

De 2014 à 2018, j’ai occupé un poste de postdoctorant à la Ruhr-Universität Bochum et à l’Universität Duisburg-Essen. Pendant cette période, ma demande de financement auprès de la DFG a été acceptée, ce qui m’a permis de me recentrer sur la biologie des grottes.

Et depuis janvier 2019, je travaille comme conservateur en zoologie au MNHNL.

Qu’est-ce qui t’a amené à choisir les invertébrés et la biodiversité souterraine comme domaines de spécialisation ?

Mon principal centre d’intérêt est la diversité et la répartition des espèces, en particulier des invertébrés (insectes, araignées, crustacés, etc.). Je m’intéresse à de nombreux groupes d’organismes sur lesquels il existe encore très peu de connaissances au Luxembourg. Mon objectif est de combler ces lacunes.

Un grand projet sur lequel je travaille depuis 2019 concerne les abeilles sauvages : grâce à nos recherches, nous avons déjà pu identifier des dizaines de nouvelles espèces au Luxembourg. Cela a été possible grâce à une approche moderne venant compléter les méthodes classiques de la biologie. C’est une démarche intégrative, qui comprend aussi bien la génétique que les techniques d’imagerie.

Un autre aspect important de mes recherches concerne les vecteurs entomologiques : il s’agit d’invertébrés capables de transmettre des zoonoses (voir encadré). Parmi eux figurent les tiques, les moustiques, les phlébotomes… Nous prévoyons d’élaborer un atlas luxembourgeois des tiques, car ces arachnides restent encore très peu étudiés. Nous avons déjà découvert cinq nouvelles espèces de tiques au Luxembourg. Actuellement, nous les analysons à l’aide de la tomodensitométrie : nous les plaçons sur des lames, examinons leur morphologie externe, mettons en évidence leurs organes internes et recueillons ainsi de précieuses données inédites.

En 2023, nous avons publié l’atlas des moustiques du Luxembourg et, parallèlement, apporté la première preuve de la présence de phlébotomes (Phlebotomus mascittii) dans le pays. Cela est pertinent du point de vue sanitaire, car ces insectes peuvent transmettre la leishmaniose (voir encadré) aux humains et aux animaux (notamment les chiens). Toutefois, aucun parasite responsable de cette maladie n’a encore été détecté au Luxembourg.

Grâce à ces différentes activités, je suis devenu le point de contact national pour les vecteurs entomologiques au Luxembourg ainsi qu’auprès de la Commission européenne.

Quelles fonctions les tiques remplissent-elles dans la nature ?

Elles jouent un rôle important dans l’écosystème en régulant les populations. Prenons l’exemple des chevreuils, qui, chez nous, n’ont plus de prédateurs naturels. S’ils se multiplient sans contrôle, ils consomment tout le sous-bois et causent des dommages considérables à la forêt. À partir d’une certaine taille et densité de population, des maladies se propagent, transmises par des ectoparasites comme les tiques, ce qui entraîne une réduction de la population de chevreuils. La tique agit donc comme un régulateur d’équilibre pour cette population hôte.

Par ailleurs, peu d’espèces de tiques s’attaquent réellement à l’être humain. Les tiques sont très spécialisées : certaines ciblent par exemple les chauves-souris ou les oiseaux. Chaque espèce a ses hôtes de prédilection.

Comment les atlas contribuent-ils à mieux protéger la biodiversité ?

Ils permettent d’identifier des « hotspots » pour certaines espèces, soit en raison d’une biodiversité particulièrement élevée, soit parce que des espèces rares, menacées à l’échelle nationale ou même européenne, y ont été observées. Sur cette base, des mesures de protection adaptées peuvent ensuite être mises en place.

Par exemple, une espèce de syrphe du genre Neoascia est spécialisée sur la plante Petasites hybridus (le pétasite hybride) et figure sur la liste rouge européenne comme espèce menacée. Nous avons découvert au Luxembourg une importante population de Neoascia unifasciata, ainsi que plusieurs petites populations satellites. Une des mesures de protection consiste à abattre certains arbres de manière ciblée afin de laisser plus d’espace au pétasite.

La mise en œuvre de telles mesures est assurée par les stations biologiques, l’Administration de la Nature et des Forêts (ANF) ou encore les communes.

Mais ce n’est pas tout : tu travailles aussi dans le domaine de la spéléologie. En quoi cela consiste-t-il exactement ?

Nous avons été mandatés par le ministère de l’Environnement pour évaluer l’état écologique des grottes luxembourgeoises (ce que l’on appelle le « monitoring des grottes »). Nous analysons de manière systématique la faune spécifique aux grottes, les habitats typiques (eaux stagnantes ou courantes, formations de stalactites et stalagmites, zones protégées du gel, etc.) ainsi que l’impact humain (géocaches, dépôts de déchets, foyers, etc.). Tous ces éléments jouent un rôle essentiel pour la biodiversité.

Nous essayons d’échantillonner chaque grotte. Il existe une organisation bénévole importante, le Groupe Spéléologique Luxembourgeois (G.S.L.), avec laquelle nous collaborons étroitement : de nombreux plans de grottes et même un cadastre ont déjà été réalisés par ses membres.

Un métier très varié !

En effet. Pour résumer, je passe beaucoup de temps sur le terrain pour observer les espèces dans leurs habitats naturels. C’est ainsi qu’on apprend le mieux à les connaître. Il existe d’innombrables espèces nouvelles juste sous nos pieds. Il n’est pas forcément nécessaire de voyager dans les tropiques pour en découvrir. Actuellement, nous sommes en train de décrire six nouvelles espèces luxembourgeoises d’amphipodes des eaux souterraines (Niphargus) ! (NDLR : Les amphipodes des eaux souterraines sont de petits crustacés vivant dans les nappes phréatiques, grottes ou rivières souterraines).

Pourquoi la biodiversité des eaux souterraines est-elle si importante pour l’ensemble de l’écosystème ?

La qualité des eaux souterraines est essentielle pour garantir des sources et des rivières propres. Ces eaux sont pompées pour l’approvisionnement en eau potable et doivent être traitées de manière complexe. Or les organismes vivants les filtrent de façon naturelle. Ce processus peut aussi être réalisé mécaniquement ou chimiquement, mais les organismes sont nettement plus efficaces pour décomposer les substances les plus fines.

Certaines espèces de crustacés, par exemple, favorisent par leurs mouvements l’activité des bactéries et des champignons, ce qui améliore la dégradation et la filtration des matières organiques.

D’autres espèces animales dépendent fortement de la propreté des sources : certaines libellules du genre Cordulegaster doivent passer environ six ans à l’état larvaire dans une source avant de devenir des libellules ailées.

Qu’est-ce que le DNA metabarcoding et comment t’aide-t-il dans ton travail ?

Le DNA barcoding est utilisé depuis plus de 20 ans pour identifier les animaux, les plantes et les champignons. Il permet de déterminer une espèce à partir de son matériel génétique – son ADN. Le principe est comparable à un code-barres de supermarché : un petit fragment d’ADN est comparé à une base de données de référence afin de trouver des correspondances.

La version moderne de cette méthode s’appelle le DNA metabarcoding : elle consiste à analyser simultanément de nombreux individus en ciblant une région spécifique de leur ADN, puis à les identifier grâce à une base de données. Par exemple, nous avons prélevé une patte sur de nombreux individus d’abeilles sauvages, puis comparé l’ADN de ces échantillons. Nous avons ainsi obtenu, pour chaque site d’échantillonnage, une liste des espèces présentes.

L’une de ces bases de données de référence, appelée Barcode of Life Data Systems (« BOLD », https://boldsystems.org/), contient 16,5 millions de codes-barres génétiques. La création et la maintenance d’une telle base nécessitent la collaboration d’expert·e·s taxonomistes du monde entier.

Comment ta recherche influence-t-elle les décisions politiques et les mesures de protection de la nature ?

Dans le domaine de la spéléologie, nous sommes les expert·e·s consulté·e·s pour chaque site lorsqu’il s’agit de mettre en place des mesures. Actuellement, par exemple, nous discutons avec les responsables d’un plan de gestion pour les « Mamerleeën ».

Je suis également membre du comité d’action dédié aux pollinisateurs. Nous déterminons quelles mesures doivent être mises en œuvre au Luxembourg et lesquelles restent encore à développer.

Pour faire avancer ces initiatives, je participe aussi à l’Observatoire National de l'Environnement Naturel, qui regroupe les institutions impliquées dans la protection de la nature et la gestion de l’environnement au Luxembourg. Nous sommes consultés sur les décisions politiques environnementales et les projets de loi, et nous émettons des avis.

Quelles sont, selon toi, les étapes les plus importantes pour enrayer le déclin des pollinisateurs ?

De manière générale, il faut préserver une grande diversité d’habitats – et s’éloigner des monocultures. Des milieux riches en structures sont essentiels : haies, surfaces sableuses ouvertes, lisières forestières variées, mares, etc.

Parallèlement, l’offre en fleurs doit être maintenue à un niveau élevé, car les abeilles sauvages et d’autres pollinisateurs comme les papillons ou les syrphes sont souvent très spécialisés. Ils visitent seulement quelques espèces de plantes (voire une seule) pour collecter du pollen à l’âge adulte ou pour se nourrir au stade larvaire.

Beaucoup de ces plantes à fleurs rares ne poussent pas sur des sols riches en nutriments. Elles nécessitent au contraire des sols pauvres : sinon, des espèces généralistes prennent le dessus et envahissent tout. Pour une grande diversité d’espèces, il faut des sols variés, dont des sols pauvres en nutriments.

Concrètement, cela signifie qu’il faut réduire l’utilisation d’engrais.

Quel projet t’a le plus motivé jusqu’à présent ?

L’ensemble de mes travaux en spéléologie. C’est un domaine extrêmement vaste et passionnant !

En 2021, j’ai eu l’opportunité de former deux astronautes dans le domaine de la biologie des grottes. L’objectif était de préparer des candidates de la fondation Die erste deutsche Astronautin, en collaboration avec l’Agence spatiale européenne, à une expérience hors du commun : elles devaient passer une semaine dans une grotte en Allemagne.

Quelles nouvelles questions de recherche souhaites-tu aborder à l’avenir ?

Nous lançons actuellement un projet consacré à d’autres vecteurs entomologiques encore très peu étudiés : les moucherons piqueurs du genre Culicoides. Ces insectes peuvent transmettre la fièvre catarrhale ovine (maladie de la langue bleue). De nombreux bovins et ovins en Europe centrale et occidentale ont récemment été touchés (2024/2025), et beaucoup ont dû être abattus.

Cependant, les connaissances sur ces insectes vecteurs restent insuffisantes dans de nombreux pays européens. Mieux comprendre ces vecteurs constitue une condition essentielle pour mettre en place des mesures de prévention efficaces.

As-tu un conseil pour les jeunes scientifiques qui souhaitent se lancer dans ton domaine ?

Essayer, tout simplement ! Avec de la motivation, de l’engagement et un peu de flexibilité géographique, on finit par trouver un poste intéressant. Il ne faut pas se laisser décourager.

Un dernier message ?

La société a besoin de davantage de moyens pour la taxonomie – c’est-à-dire pour la connaissance de la biodiversité. Au Luxembourg, il manque des postes pérennes dans ce domaine. Pourtant, il est indispensable de comprendre quelles espèces sont dangereuses, lesquelles doivent être protégées, et où se trouvent leurs populations.

Autrice : Diane Bertel

Éditrices : Monique Kirsch (MNHNL), Selma Weber (MNHNL)