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Le gène qui trompe

  • Posté le : Mardi 29 Mai 2012
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  • par : L. Salters

Chez les papillons Heliconius, la ressemblance mimétique entre deux espèces pourrait être liée à un échange de gènes et non à une évolution convergente de leurs génomes. Une étude qui a des chances de faire parler d’elle dans la riche histoire scientifique de l’Evolution.

actu papillonPapillon Heliconius melponeme
© ©Thomas Marent / LookatSciences

“C’est comme un kit qui a permis à une espèce de développer plus vite une adaptation pour mieux survivre dans son environnement”, explique Mathieu Joron, biologiste généticien au Muséum National d’Histoire Naturelle, co-auteur d’une étude parue en mai dans la revue Nature.
L’espèce dont parle le chercheur est le papillon Heliconius melpomene.
Très prisé des scientifiques à cause de son apparence colorée, il permet de mieux étudier certains aspects de l’adaptation à l’environnement. Heliconius melpomene fait partie d'un groupe qui compte une cinquantaine d’espèces, toutes localisées en Amérique Centrale et du Sud.
Ce travail bouscule un certain nombre d’idées reçues sur le mimétisme, un des exemples emblématiques de l’Evolution. “Dans le cas du papillon Heliconius, ce mimétisme est le fait que deux espèces convergent dans leur apparence, détaille Mathieu Joron. L’une des espèces va développer une ressemblance avec l’autre par sélection naturelle. Mais c’est un cheminement indépendant chez les deux espèces et graduel”.
Ce que montrent les travaux de Mathieu Joron, c’est que cette convergence pourrait, dans certains cas, être liée tout simplement à une transmission directe de gènes entre espèces. Comme si un raccourci était pris dans l’Evolution.

 Neuf laboratoires

Pour en arriver là, les chercheurs ont séquencé et interprété le génome de Heliconius melpomene. Quatre ans de travail, neuf laboratoires mobilisés, répartis entre la Grande-Bretagne, les Etats-Unis, le Panama, la Colombie et la France. “Ce fut long, concède Mathieu Joron. Dans notre pratique quotidienne de recherche, nous n’avions pas accès à des données génomiques importantes. Nous avions tous des expériences sur des parties de génome. Mais très peu de bagage en matière d’assemblage d'un génome entier. Pour tous, ce fut une belle aventure collective”. Le génome de Heliconius melpomene comprend 12 600 gènes répartis sur 21 chromosomes. Il est rare de disposer du génome d’un insecte. Encore plus rare de disposer de celui d’une espèce non domestiquée.

L’idée de départ pour les scientifiques était d’avoir une vue d’ensemble plus large sur les mécanismes génétiques qui ont cours dans les processus de mimétisme. On connaît depuis longtemps les ressemblances entre Heliconius melponeme et Heliconius timareta. Pour les prédateurs, principalement des oiseaux, les deux espèces sont toxiques. C’est grâce aux couleurs vives sur leurs ailes que les papillons sont identifiés comme tels. Cette similarité entre les deux espèces leur permet donc de “partager” en quelque sorte le coût de l’éducation des prédateurs. Ceux-ci finissant par associer certains motifs colorés sur les ailes à la toxicité et au mauvais goût des papillons. Cette ressemblance partagée constitue donc pour chaque espèce un important avantage sélectif. Et jusque là, pour les scientifiques, ce mimétisme était dû à une convergence génétique.
Surprise ! Le séquençage de melpomene révèle que la ressemblance visuelle avec timareta serait liée à des accouplements entre les deux espèces. En d’autres termes, les régions du génome impliquées dans la coloration des ailes sont les mêmes chez les deux espèces et ce partage génétique serait récent.

 “Un coup d’accélérateur”

Mathieu Joron : “Les deux espèces se sont différenciées il y a peu de temps dans l’histoire. Mais elles peuvent encore s’accoupler. Il y a production d’individus hybrides qui ont donc les caractères génétiques des deux espèces. Les individus hybrides femelles ne peuvent pas se reproduire. Au contraire des individus hybrides mâles. A son tour, l’hybride fertile peut transmettre à l’autre espèce les caractéristiques de coloration qui procurent un avantage de survie”.

Ce “parcours” de certains gènes à travers les espèces rebat certaines cartes des scientifiques sur l’Evolution. Il était communément admis jusque là que l’hybridation entre espèces parentes donnaient des individus moins bien adaptés aux niches écologiques. Les chercheurs montrent ici que l’hybridation peut permettre la transmission de certaines adaptations “prêtes à l’emploi”. “Comme si dans l’Evolution, il y avait eu un coup d’accélérateur”, conclut Mathieu Joron.