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Chez les insectes, les ailes sont soumises à des fortes pressions de sélection naturelle pour le camouflage, le mimétisme et la coloration d’avertissement. Les motifs et les couleurs des ailes de papillons constituent par exemple de bons modèles d’études de ces processus. Les changements au niveau génétique engendrent des modifications dans la combinaison des pigments et dans celle de leur position relative au cours du développement des ailes en phase larvaire et durant la métamorphose.

En Amérique Latine et du Sud, les papillons du genre Heliconius sont particulièrement intéressants à ce sujet. Ils présentent une large diversité de pattern (type de motif) mais qui converge dans chaque région géographique au point que toutes les espèces se ressemblent. Depuis de nombreuses années, les scientifiques essaient de comprendre quels sont les mécanismes génétiques et évolutifs à l’origine de l’apparition de cette diversité morphologique.

L’équipe, menée par Richard W.R. Wallbank (université de Cambridge), apporte des éléments de réponse. Par des analyses génétiques complexes de plusieurs espèces d’Heliconius, ces scientifiques ont mis en évidence des phénomènes de recombinaison et d’introgression de certains gènes survenus entre les espèces et les populations au cours de leur histoire évolutive. Ces mécanismes favorisent l’émergence de nouveaux patterns qui seront sélectionnés dans les populations et qui permettront ainsi aux espèces d’évoluer rapidement.

L’un des principaux obstacles à l’innovation de l’évolution est la contrainte des changements génétiques imposée par la fonction existante. En effet, les mutations conférant des phénotypes avantageux (aspect d’un trait morphologique) pour un caractère nouveau entraine souvent des effets négatifs sur d’autres traits influencés par le gène concerné (effet pléïotropique).

Ce fonctionnement pléïotropique de certains gènes restreint l’apparition de nouveautés phénotypiques et donc la diversité des espèces. Par exemple, les gènes contrôlant le développement des ailes chez les insectes ont peu été modifiés au cours de l’évolution car ils sont soumis à une forte pression de sélection. Les profils d’expression de ces gènes sont ainsi similaires entre les mouches et les papillons.

Diversité des patterns de plusieurs espèces d'Amazonie - 1ère ligne : H. burneyi huebneri, H. aoede auca et H. xanthocles Zamora - 2ème ligne : H. timareta f. timareta, H. doris doris et H. demeter ucayalensis - 3ème ligne : H. melpomene malleti, H. egeria homogena et H. erato emma - 4ème ligne : H. elevatus pseudocupidineus, Eueides heliconioides eanes et E. tales calathus - 5ème ligne : Cretonne phyllies (Source : Wallbank et al., 2015)

Figure 1 : Diversité des patterns de plusieurs espèces d’Amazonie – 1ère ligne : H. burneyi huebneri, H. aoede auca et H. xanthocles Zamora – 2ème ligne : H. timareta f. timareta, H. doris doris et H. demeter ucayalensis – 3ème ligne : H. melpomene malleti, H. egeria homogena et H. erato emma – 4ème ligne : H. elevatus pseudocupidineus, Eueides heliconioides eanes et E. tales calathus – 5ème ligne : Cretonne phyllies (Source : Wallbank et al., 2016)

Cependant, des études ont montré qu’il existait des structures génétiques permettant de contourner ces contraintes. Elles sont constitués d’éléments juxtaposés, dits modules, codant pour des domaines spécifiques, où la modification de l’un d’entre eux ne perturbe pas l’expression des autres. Ce principe semble être à l’origine de la diversité morphologique.

De tels éléments ont été découverts chez les Heliconius (thématique sur laquelle j’ai travaillé en 2009, rendez-vous en bas de page). Ces papillons, qui se rencontrent en Amérique Latine et du Sud, regroupent de nombreuses espèces aux motifs et aux couleurs d’une grande diversité. Dans une même localité géographique, l’ensemble des espèces présente une structuration de la coloration des ailes identique. Cette convergence mimétique est particulièrement remarquable pour les 11 espèces d’Heliconius au phénotype appelé « Dennis-Ray » : taches rouges à la base des ailes antérieures (Dennis) et rayures rouges sur les ailes postérieures (Ray) (voir figure 1).

Quels sont les processus génétiques et évolutifs qui ont ainsi permis à toutes ces espèces, parfois phylogénétiquement éloignées, d’évoluer vers un pattern similaire ? 

C’est ce à quoi a voulu répondre l’équipe de Wallbank.

Pour cela, les scientifiques ont entrepris des analyses génétiques sur Heliconius melpomene et d’espèces proches comme H. elevatus et H. timareta pour identifier les modules associés aux éléments à l’origine des phénotypes Dennis et Ray.

Leurs résultats révèlent une histoire évolutive plus complexe que les scientifiques le supposaient !

Les analyses génomiques ont été réalisées à partir de (suite…)

En 2009, j’ai eu la chance d’intégrer l’équipe de Mathieu JORON avec qui j’ai pu mener des travaux de recherche sur les papillons tropicaux du genre Heliconius au sein de « l’Institut de Systématique, Evolution et Biodiversité » du Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (UMR 7205-CNRS) et sur le site de Gamboa (Panama) du Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) durant 6 mois.

J’ai également effectué une mission de terrain d’un mois en Guyane française, dont 10 jours à la station des Nouragues.

Les derniers travaux de l’équipe de Mathieu JORON et de ses collaborations internationales, intégrant mes résultats, viennent d’être publiés dans la revue Nature/Heredity du 25 mars 2015 :

  • « Conservatism and novelty in the genetic architecture of adaptation in Heliconius butterflies », Huber B. et al. ; Heredity (2015), 1-10.

Je vous mets le lien ici pour que vous puissiez le lire.

Résumé :

Depuis de nombreuses décennies, (suite…)

Avec cet album photo, vous pourrez visiter le petit village de Gamboa, au bord du canal de Panama, et à proximité du Parc National de Soberania.

J’ai eu la chance d’y séjourner 6 mois dans le cadre d’une mission scientifique sur les papillons tropicaux du genre Heliconius. Sur Gamboa, le Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) possède en centre de recherche avec des serres d’élevages à papillons.

Ce village est un site exceptionnel en raison d’une nature préservée, de la richesse de la biodiversité et de la beauté des paysages.

Aperçu de la Faune & de la Flore que j’ai pu rencontré au cours de mon séjour de 6 mois sur le site de Gamboa (Panama). Ce séjour a été organisé dans le cadre d’un projet de recherche scientifique sur la génétique du mimétisme de papillons tropicaux du genre Heliconius.

Pour avoir plus d’informations, suivre ces liens : STRI et MNHN

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Vidéos :

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Durant mon séjour à Gamboa, j’ai fait la connaissance et sympathisé avec Patrick, un français passionné de pêche, en séjour pour assouvir sa passion. Les parties de pêche se sont déroulées sur le canal de Panama, sur le Rio Chagres, une rivière dont l’embouchure se situe sur le commune de Gamboa et également près de l’île de Barro Colorado.

Cette île est totalement protégée et est une aire de recherche scientifique reconnue dans le monde entier. Des scientifiques de toutes les disciplines viennent y étudier le monde vivant (plus d’informations).

Je veux encore le remercier de m’avoir offert tous ces moments inoubliables!

Avec cet album, je souhaite vous montrer l’ambiance dans laquelle nous étions.

Mon séjour à Gamboa, au Panama, s’est fait dans le cadre d’un programme de recherche sur des papillons tropicaux du genre Heliconius (pour en savoir plus : ici).

 

 

 

 

 

 

 

Ma mission de recherche au Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) à Gamboa, Panama consistait à réaliser un élevage de l’espèce Heliconius hecale et de mener des hybridations entre de populations de coloration différentes, en savoir plus : ici.

Ce projet s’intègre dans un cadre plus large d’un programme de recherche en génétique évolutive sur le mimétisme mené au Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (plus d’infos ici). 

Pour en savoir davantage sur la biologie et l’écologie de ces papillons, suivre ce lien.

Pour en savoir davantage sur l’histoire évolutive des Heliconius et sur l’origine de leur coloration mimétique, suivre ce lien.

Vidéos :

  • Ponte

  • Eclosion

  • Chenille

Suite à ma mission de recherche sur les Heliconius menée au Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) à Gamboa au Panama, j’ai proposé à la revue Insectes de l’OPIE (Office  Pour les Insectes et l’Environnement) d’écrire un article sur mes travaux.

Ils ont accepté volontiers, et l’article est paru dans le numéro 156 de mars 2010.

Je vous le mets ici pour que vous puissiez le lire.

Heliconius Version Pdf

 

Album photos de mon séjour en pleine forêt tropicale guyanaise lors d’une mission de recherche scientifiques avec le CNRS et le Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris : pour en savoir plus suivre ce lien.

Séjour dans la réserve de Kaw

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Séjour dans la Station des Nouragues

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 Vidéos

Recommandation d’ouvrages sur cette thématique :

– Aventure et survie

Lors d’une journée de prospection et de collecte d’Heliconius dans la Montagne de Kaw, j’entends un bruit, un craquement dans un arbre… une chute de branches à 5m de moi, juste le temps de me déplacer ! Une fois le calme revenu, je m’approche… quelle surprise devant moi, un paresseux à 3 doigts vient de tomber !!! Certainement que la branche a cédé sous son poids.

Une rencontre incroyable, mais aussi une chance improbable !

Le paresseux (Bradipus tridactylus) possède, comme son nom l’indique, 3 grandes griffes à chaque main. Sa fourrure abrite des algues chlorophylliennes qui vivent en symbiose sur lui, ce qui lui donne une couleur verdâtre et lui procure un camouflage parfait. Il possède la particularité d’avoir, contrairement aux autres mammifères, 9 vertèbres cervicales qui lui permettent une grande flexibilité du coup et donc de s’alimenter en limitant les déplacements.

Biométrie : 45-75cm de longueur

Dans le cadre des travaux de recherche menés au Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (MNHN) (Equipe de Mathieu JORON), une mission de terrain en Guyane française a été organisée avec 4 membres de l’équipe (Mathieu JORON, Lise FREZAL, Robert JONES et Jérôme BARBUT).

Des travaux dont certains de mes résultats ont été publiés dans le revue Nature/Heredity (25 mars 2015) : à lire ici.

Elle s’est déroulée en 2 étapes :

  • Montagnes de Kaw (7 jours)
  • Station des Nouragues (10 jours)
Situation géographique des différents sites de prospections en Guyane française

Situation géographique des différents sites de prospections en Guyane française (Google Earth)

L’objectif a été de collecter du matériel biologique. Cela a consister à prélever dans l’environnement des papillons du genre Heliconius, de les conditionner d’une certaine manière afin de conserver, d’un côté, les ailes et leur coloration, et de l’autre, le corps et son ADN.

L’intérêt est d’obtenir un échantillonnage représentatif de la diversité génétique pour chacune des espèces. Les études ADN, réalisées à Paris, vont permettre de comprendre et de mettre en évidence la structure, la diversité et les mouvements desgènes à l’origine de la coloration des ailes au sein des populations et des espèces (pour en savoir plus).

Réserve de Kaw

La réserve naturelle des marais de Kaw-Roura (voir album photos) se situe à quelques kilomètres au sud-est de Cayenne, entre les villes de Roura et de Régina. De part sa superficie, elle est la 3ème réserve française (94 700ha) et la plus vaste zone humide de France. Elle fut créée par décret le 13 mars 1998.

Carte de la Guyane française

Carte de la Guyane française (Source : lonelyplanet.fr)

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