Des scientifiques étudiant les ailes de papillons ont découvert un schéma évolutif vieux de 120 millions d’années

Quand les papillons révèlent un secret vieux de 120 millions d’années

L’évolution dirige toute forme de vie sur Terre. Pourtant, malgré cette certitude, de nombreux mécanismes nous échappent encore. Charles Darwin a posé les fondations de la différenciation du vivant par la sélection naturelle et la mutation aléatoire. Mais certains phénomènes viennent bousculer cette vision d’un hasard total.

Les cas d’évolution convergente ou parallèle remettent en question l’idée que les mutations seraient entièrement aléatoires. Une nouvelle étude publiée dans la revue PLOS Biology explore précisément cette question en examinant les génomes d’espèces appartenant à l’ordre des lépidoptères. Ce groupe rassemble papillons et mites, deux types d’insectes distincts ayant connu une évolution parallèle considérable.

Les motifs présents sur les ailes de certains de ces insectes signalent aux prédateurs leur toxicité. D’autres espèces toxiques de mites ou de papillons ont progressivement développé exactement les mêmes motifs alaires. On appelle ce phénomène le mimétisme müllerien. Plus étonnant encore : des papillons non toxiques semblent prendre exemple sur leurs homologues toxiques en adoptant leur stratégie de coloration pour éviter la prédation, un processus connu sous le nom de mimétisme batésien.

Le mimétisme : une stratégie de survie millénaire

Les motifs présents sur les ailes de certains papillons et mites ne sont pas de simples ornements esthétiques. Ils constituent de véritables panneaux d’avertissement destinés aux prédateurs. Lorsqu’une espèce toxique développe des couleurs distinctives, elle informe visuellement ses ennemis potentiels du danger qu’ils encourent à la consommer.

Mais l’évolution ne s’arrête pas là. D’autres espèces, également toxiques, finissent par développer des motifs presque identiques. Ce mimétisme müllerien profite à toutes les espèces concernées : les prédateurs apprennent à éviter un seul motif qui signale plusieurs proies toxiques. Le mimétisme batésien, lui, fonctionne différemment. Des espèces parfaitement inoffensives adoptent l’apparence d’espèces toxiques pour bénéficier de leur protection sans en payer le coût métabolique.

Ces deux formes de mimétisme soulèvent une question fondamentale : comment des espèces distinctes parviennent-elles à développer des apparences quasi identiques ? L’équipe internationale de scientifiques à l’origine de cette nouvelle étude a voulu comprendre les mécanismes génétiques permettant aux mites et aux papillons de s’imiter mutuellement.

Le Monarque et le Vice-roi : un cas d’école du mimétisme

Tout le monde connaît le papillon Monarque, ou Danaus plexippus de son nom scientifique. C’est probablement la première image qui vous vient à l’esprit en entendant simplement le mot « papillon ». Mais connaissez-vous le Vice-roi, ou Limenitis archippus ? Ce dernier ressemble trait pour trait au Monarque, à deux détails près : une stature légèrement plus petite et une ligne noire qui traverse les veines de ses ailes postérieures.

Pendant longtemps, les scientifiques ont considéré le Vice-roi comme un exemple parfait de mimétisme batésien du Monarque. On pensait que cette espèce inoffensive se déguisait en Monarque toxique pour tromper les prédateurs. Mais cette théorie a volé en éclats lorsque des recherches ultérieures ont révélé que les Vice-rois étaient également désagréables au goût pour les prédateurs.

Cette découverte a fait basculer le Vice-roi dans la catégorie du mimétisme müllerien. Les deux espèces, toutes deux toxiques, partagent désormais le bénéfice d’un signal d’avertissement commun. Cet exemple illustre parfaitement la complexité des relations mimétiques et la difficulté à les catégoriser sans analyse approfondie.

120 millions d’années d’évolution sous la loupe génétique

Pour mieux comprendre comment mites et papillons subissent des transformations leur permettant de s’imiter mutuellement, l’équipe internationale de scientifiques a examiné plusieurs espèces de lépidoptères. Certaines d’entre elles avaient divergé sur le plan évolutif il y a jusqu’à 120 millions d’années. Malgré ces échelles temporelles gigantesques, l’équipe a découvert que de nombreux papillons et mites utilisaient le même « guide de triche » génétique pour développer des motifs d’avertissement identiques.

Cette découverte pourrait signifier que l’adaptation aux futurs facteurs de stress, y compris le changement climatique, pourrait être plus prévisible qu’on ne le croyait auparavant. « En étudiant sept lignées de papillons et une mite diurne, nous montrons que l’évolution peut être étonnamment prévisible », a déclaré Kanchon Dasmahapatra de l’Université de York, coauteur de l’étude, dans un communiqué de presse. « Et que les papillons et les mites utilisent exactement les mêmes astuces génétiques de manière répétée pour obtenir des motifs de couleur similaires depuis l’ère des dinosaures. »

Les chercheurs se sont concentrés sur les papillons Heliconius, un groupe réputé pour son utilisation extensive des deux types de mimétisme. Ils ont également étudié des insectes appartenant au groupe Ithomiini, l’un des groupes de lépidoptères les plus étudiés. L’étude incluait aussi les mites Chetone, un genre de mites-tigres originaires des régions néotropicales connues pour imiter à la fois les papillons toxiques Ithomiini et Heliconius.

Des interrupteurs génétiques vieux comme le monde

Les chercheurs ont entrepris de découvrir quels gènes contrôlent ces motifs partagés entre espèces. Ils ont trouvé que pour réaliser cette « astuce génétique », les gènes eux-mêmes ne varient pas. Ce sont plutôt des « interrupteurs » régulateurs présents dans deux gènes, nommés ivory et optix, qui produisent les motifs de couleur identiques.

Chez différentes espèces de papillons, ces interrupteurs génétiques agissent de manière similaire. Mais les mites, elles, utilisent un « mécanisme d’inversion » selon les auteurs. Elles retournent essentiellement un fragment de code ADN pour qu’il ressemble étroitement à une adaptation bénéfique observée chez les papillons. Cette découverte révèle une flexibilité évolutive remarquable tout en maintenant un cadre génétique étonnamment conservé.

« Non seulement nous avons trouvé une association entre un gène et la variation de couleur chez diverses espèces, mais nous avons également montré que la destruction de ce gène par modification génétique change réellement la couleur du papillon », a déclaré Eva van der Heijden de l’Université de Cambridge, coauteure de l’étude, dans un communiqué de presse. « Cela confirme que notre analyse d’association a identifié le bon gène. »

Prédire l’adaptation face au changement climatique

Comprendre ces mécanismes permet d’identifier les points chauds de mutation qui autorisent une adaptation rapide. En apportant de l’ordre à ce qui était auparavant considéré comme un processus aléatoire, cette découverte pourrait offrir aux chercheurs de nouvelles perspectives sur la façon dont les espèces pourraient s’adapter à notre climat en mutation.

L’identification de ces « guides de triche » génétiques réutilisés depuis 120 millions d’années change notre compréhension de l’évolution. Plutôt qu’un processus purement aléatoire explorant chaque possibilité génétique, l’évolution semble préférer certaines solutions éprouvées. Ces voies privilégiées pourraient permettre aux scientifiques d’anticiper quelles adaptations sont les plus probables face à de nouveaux défis environnementaux.

Cette prévisibilité pourrait devenir un outil précieux alors que le changement climatique accélère et que de nombreuses espèces se trouvent confrontées à des pressions sélectives sans précédent. Savoir que l’évolution dispose d’un répertoire limité de solutions testées au fil des millénaires pourrait aider les biologistes de la conservation à mieux protéger les espèces menacées en anticipant leurs trajectoires adaptatives potentielles.

Selon la source : popularmechanics.com