Origine des espèces : ce que nous apprennent les zostérops de l’île de La Réunion

27 avril 2020

Christophe Thébaud, Maëva Gabrielli

Les îles océaniques fournissent des laboratoires naturels de l'évolution permettant d’étudier et mieux comprendre l’origine et la formation des espèces. La présence de plusieurs espèces étroitement apparentées dans un même archipel, voire sur une même île, intrigue depuis longtemps les naturalistes et les scientifiques. Une équipe de chercheurs du laboratoire Évolution et Diversité Biologique de Toulouse (EDB-CNRS/ Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD), de l’Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISEM-CNRS/ Université de Montpellier), et du Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid (MNCN-CSIC) vient de démontrer à l'aide d'analyses génétiques et phylogénétiques, utilisant des données de séquençage d'ADN à haut débit, que l'existence de quatre formes très distinctes les unes des autres chez le zostérops gris de l'île de La Réunion s'explique par une radiation évolutive qui a pris place au sein de l'île au cours des derniers 400 000 ans. Chez les oiseaux, qui sont des organismes très mobiles, il s'agit du premier cas avéré d'une radiation d'espèces au sein d'une île d'aussi petite taille. Les résultats de cette étude, publiés dans deux articles parus dans les revues Proceedings of the Royal Society B et Molecular Ecology, viennent renforcer la compréhension de l’origine de la biodiversité dans les îles et de certains mécanismes de la formation des espèces.

 

Le zostérops gris de La Réunion (Zosterops borbonicus), appelé aussi zostérops de Bourbon, est un petit passereau chanteur endémique de l’île de La Réunion. Sur cette île, les ornithologues ont remarqué depuis longtemps l'existence de "formes" géographiques, c'est-à-dire de populations présentes dans différentes parties de l'île et qui diffèrent les unes des autres par la couleur de leur plumage, avec différents mélanges de gris et de brun. Trois de ces formes occupent des territoires distincts dans les parties basses de l'île. Une quatrième forme vit exclusivement dans les parties hautes de l'île, entre 1400 et 3000 m. Alors que la distribution des différentes formes de basse altitude ne peut pas être associée à des conditions écologiques particulières, la forme d'altitude présente une écologie très distincte, occupant des habitats constitués de landes ou de forêts de montagne très humides où elle est soumise à des conditions climatiques radicalement différentes de celles qui prévalent à basse altitude.

 

Un zostérops gris de La Réunion dans son habitat, cirque de Cilaos, île de La Réunion. Les oiseaux sont capturés à l’aide de filets, puis sont bagués,
mesurés et enfin relâchés après qu’un prélèvement sanguin a été effectué en vue de l’obtention de séquences d’ADN. © Maëva Gabrielli

 
Les recherches d’une équipe de chercheurs du laboratoire Évolution et Diversité Biologique de Toulouse (EDB-CNRS/ Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD), de l’Institut des Sciences de l’Évolution de Montpellier (ISEM-CNRS/ Université de Montpellier), et du Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid (MNCN-CSIC) ont permis de reconstituer l'histoire évolutive de ces quatre formes à l'aide des outils conceptuels et techniques de la génomique des populations et de la phylogénétique moléculaire. En effet, cette histoire particulière laisse des traces dans les génomes. En analysant un très gros volume de séquences d'ADN chez de nombreux individus des différentes formes, mais aussi d'espèces apparentées, on peut reconstruire un arbre phylogénétique qui décrit les relations évolutives au sein du groupe considéré et tenter de mieux comprendre les mécanismes qui régissent les différences entre formes. Ces analyses ont révélé notamment que la présence des quatre formes de zostérops gris à La Réunion correspond bien au type de situation où une espèce ancestrale s'est diversifiée en plusieurs formes après avoir colonisé l'île, autrement dit il s'agit d'une radiation évolutive qui s'est produite à l'intérieur d'une île. Ce résultat peut sembler surprenant, car chez les oiseaux, les seuls cas avérés de telles radiations n'ont été observés que sur des îles de très grande superficie, au moins 4 fois plus grande que La Réunion comme la Jamaïque ou l'île d'Hawaii. Les oiseaux sont des organismes très mobiles, et comme la probabilité que de nouvelles espèces se forment dépend des possibilités d'isolement géographique et augmente donc avec la superficie d'un territoire, on peut effectivement s'attendre à ce que la formation d'espèces soit difficile et exceptionnelle au sein d'une île de faible superficie.

Quels sont alors les facteurs qui expliquent la diversification du zostérops gris au sein de La Réunion ? La très faible capacité de dispersion de l’espèce semble jouer un rôle primordial pour expliquer que des populations aient pu diverger les unes des autres à une échelle si réduite. Des analyses génétiques ont montré que les échanges d'individus entre populations sont très limités et que des localités distantes de parfois quelques kilomètres seulement hébergent des populations distinctes génétiquement. Cette faible dispersion semble être induite par des changements comportementaux associés à la vie insulaire et ils se traduisent chez le zostérops par une sédentarité extrême de la plupart des individus.

Ces recherches, publiées dans deux articles parus dans les revues Proceedings of the Royal Society B et Molecular Ecology, permettent également de proposer un schéma de l'évolution des différentes formes de zostérops gris après qu'une espèce ancestrale a colonisé l'île : une population ancestrale semble avoir colonisé l'île dans ses parties basses, où elle a donné naissance à plusieurs formes inféodées aux zones de basse altitude qui se sont différenciées les unes les autres sous l'effet de mécanismes d'isolement comportementaux avant que des individus issus de l'une d'entre elles colonisent secondairement les zones de hautes altitudes pour donner naissance à une forme très distincte. Le changement important de l’habitat associé à la colonisation des sommets de montagne et l'action prépondérante des nouvelles pressions de sélection qui ont façonné les génomes permettent d'expliquer l'ampleur des différences entre cette forme de haute altitude et les autres formes de basses altitudes. Ainsi, ces résultats montrent que les interactions entre la diversité des pressions de sélection naturelle, l'évolution des mécanismes comportementaux du choix des partenaires, et un pouvoir de dispersion limité peuvent conduire à la divergence entre populations et la formation d'espèces à des échelles spatiales très réduites.

 

Maëva Gabrielli retirant des filets un individu qui vient d'être capturé. © Laurent Brillard

Réference

Within-island diversification in a passerine birdMaëva Gabrielli, Benoit Nabholz, Thibault Leroy, Borja Milá et Christophe Thébaud, Proceedings of the Royal Society B, mars 2020.

Differential divergence in autosomes and sex chromosomes is associated with intra-island diversification at a very small spatial scale in a songbird lineage, Yann Bourgeois, Joris Bertrand, Boris Delahaie, Hélène Holota, Christophe Thébaud et Borja Milá, Molecular Ecology, mars 2020.

Contact

Christophe Thébaud
Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
  christophe.thebaud@univ-tlse3.fr
Maëva Gabrielli
Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
  maeva.gab@hotmail.fr
Frédéric Magné
Contact communication - Laboratoire Evolution et Diversité Biologique (EDB – CNRS/Université Toulouse III Paul Sabatier/IRD)
  05 61 55 60 85
  frederic.magne@univ-tlse3.fr

Source INEE CNRS

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