Sciences

Une espèce de papillon survit grâce à un gène vieux de 2 millions d’années

Un supergène a été découvert chez Heliconius numata, un papillon commun en Amazonie. Il permet d’exprimer une grande variété de motifs sur les ailes. Une stratégie de défense contre les prédateurs.

De Julie Lacaze

Dans la nature, certains insectes et plantes se font discrets, arborant des couleurs et motifs passe-partout pour se camoufler dans le paysage. D’autres présentent des motifs distinctifs colorés, indiquant leur toxicité. C’est le cas de Heliconius numata, un papillon tropical de la forêt amazonienne qui vit au Pérou, dans le sud du Brésil et en Guyane. Ce système de défense naturelle lui permet de voler dans son environnement, sans craindre les prédateurs. Une équipe internationale de biologistes a étudié le génome du papillon, dont la caractéristique est de présenter une grande variété de motifs sur les ailes. Son analyse a été publiée dans la revue Current Biology, en mai 2018.

« Les papillons toxiques utilisent le mimétisme, explique Mathieu Joron, biologiste de l’évolution au CNRS et coauteur de l’étude. C’est-à-dire que la sélection naturelle a privilégié chez eux des motifs développés par d’autres papillons toxiques, également reconnus par les prédateurs de leur environnement. Cette stratégie de défense est aussi parfois utilisée par des papillons non toxiques. »

Des colorations sublimes en résultent parfois. C’est le cas chez les lépidoptères du genre Papilio d’Asie du Sud-Est, très prisés des collectionneurs (lire notre reportage sur le trafic de Papilio blumei en Indonésie), dont les ailes sont couvertes de bandes jaunes, bleues ou vertes, sur fond noir velours, mais aussi chez Heliconius numata. « Mais, lui, contrairement aux Papilio, présente une très grande diversité de motifs, ce qui lui permet de ressembler à différentes espèces toxiques de son habitat, souligne Mathieu Joron. Ses ailes sont généralement très contrastées, associant le rouge, le noir ou encore le jaune à des bandes noires assez nettes, évoquant des panneaux de signalisation. Sur notre terrain d'étude, au Pérou, nous avons repéré trois motifs distincts de ce type. »

La sélection naturelle favorise généralement une forme particulière d’un caractère (un allèle), qui prend le dessus sur les autres. Il est plus rare que la diversité génétique soit conservée au fil des générations. Comment Heliconius numata a-t-il pu garder des motifs colorés distincts au cours de l'évolution?  « Grâce à l'expression d'un supergène, c’est-à-dire d’un tronçon de chromosome portant plusieurs gènes qui se comportent comme un seul, répond Mathieu Joron. Nous en avons découvert un qui comporte trois éléments génétiques déterminant les couleurs présentes sur les ailes. Celui-ci serait apparu il y a 2 millions d’années. »

Les motifs mimétiques sont donc déterminés par ces trois éléments génétiques. Pour obtenir un nouvelle coloration, il faut varier plusieurs éléments génétiques en même temps (obtenir une combinaison favorable de gènes). Or le brassage génétique (reproduction entre types différents) peut remanier les bonnes combinaisons. « Le papillon a donc développé une stratégie pour verrouiller les bonnes configurations de gènes, et éviter les mauvaises. Il s'est hybridé avec un autre papillon, Heliconius pardalinus, qui lui a apporté un chromosome “remanié”, explique le biologiste. Ce chromosome remanié a la particularité de présenter une inversion de l'ordre des gènes. La recombinaison entre gènes devient alors impossible, ce qui stabilise deux formes chromosomiques et donc l'expression des couleurs sur les ailes donnant des motifs mimétiques. »

Mais le papillon amazonien n’a pas encore livré tous les secrets de sa génétique. « Reste à comprendre pourquoi ce mode de transmission particulier a été privilégié, au détriment d’une plus grande liberté évolutive, pointe le spécialiste. Celle-ci lui aurait permis, par exemple, d’exprimer d'autres motifs favorables à la survie de l’espèce, notamment ceux améliorant le succès reproductif. »

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