Pourquoi si colorés ?

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*Cet article a été publié dans la rubrique « Sous la loupe » du numéro printemps 2015 d’Antennae, le Bulletin de la Société d’entomologie du Québec.

Qui n’a pas été émerveillé à la vue de son premier monarque (Danaus plexippus) ? Et c’est bien normal ! Comme beaucoup d’autres insectes, le monarque cherche à être vu : il « pratique » l’aposématisme, une stratégie lui permettant d’éviter d’être mangé. Un oiseau fera l’erreur d’y goûter une seule fois. Le monarque est en effet rempli de cardénolides, une substance toxique qu’il acquiert au stade larvaire, alors qu’il se nourrit d’asclépiade (Asclepias sp.). Après cette expérience désagréable, l’oiseau se souviendra d’éviter les papillons arborant fièrement l’orange et le noir. Mais les papillons ne sont pas les seuls à utiliser cette stratégie. On retrouve en effet l’aposématisme chez d’autres insectes comme les coccinelles, mais aussi chez des animaux tels que les grenouilles dendrobates et les opistobranches (limaces marines très colorées). Tout comme le monarque, certaines de ces espèces acquièrent leurs toxines par l’alimentation. Toutefois, d’autres les synthétisent dans leur propre corps. Et pour dire au reste du monde qu’on goûte mauvais, on ne communique pas seulement par la couleur ! Certaines espèces avertissent leurs prédateurs qu’il vaut mieux ne pas les embêter par des sons ou encore des odeurs. En bref, l’aposématisme, c’est faire savoir aux prédateurs, d’une façon ou d’une autre, qu’on est bien protégé.

Danaus gilippus

Danaus gilippus est un proche parent du monarque qu’on retrouve dans les zones tropicales. Province du Darién, République du Panamá (Photo : Nicolas Chatel-Launay).

Il ne s’agit surtout pas d’une découverte récente. Cette stratégie a d’abord été suggérée comme un mécanisme issu de l’évolution par Alfred Russel Wallace en 1866. Bien que l’aposématisme soit assez simple à comprendre, cette stratégie soulève encore bien des questions chez les chercheurs. Par exemple, comment a-t-elle évolué ? Est-ce qu’un papillon comme le monarque l’a développée graduellement, devenant de plus en plus orange au fil des générations ? Y a-t-il plutôt eu mutation rapide ? Bien malin celui qui le découvrira. D’autres chercheurs tentent de définir le rôle de la sélection sexuelle dans l’aposématisme. Un animal coloré a-t-il plus de descendants parce que ses prédateurs l’évitent, ou parce que ses partenaires préfèrent les couleurs voyantes ?

Eumaeus godartii

Moins connu que le monarque, Eumaeus godartii (Lycaenidae) est un autre bon exemple de papillon utilisant l’aposématisme. Parc National Chagres, République du Panamá (Photo : Nicolas Chatel-Launay).

Un autre aspect intéressant de l’aposématisme est la quantité phénoménale de mimétisme qu’il entraîne. Au Québec, on rencontre le vice-roi (Limenitis archippus) qui, comme le monarque, se pare d’orange et de noir. Seulement, le vice-roi n’est pas toxique ! Grâce à ce subterfuge, les couleurs du monarque lui permettent d’être, lui aussi, évité par les oiseaux. Ce type de mimétisme est appelé « mimétisme batésien ». On retrouve également cette forme de mimétisme chez de nombreux serpents inoffensifs qui prennent les serpents corail pour modèles.

Un autre cas de figure se profile quand plusieurs espèces toxiques se ressemblent à s’y méprendre. Ainsi, toutes ces espèces augmentent leurs chances de survie si le prédateur a appris à éviter le patron de couleur concerné. Il aura suffi à celui-ci d’avoir eu une seule mauvaise expérience avec une seule de ces espèces pour que toutes soient protégées. On parle alors de « mimétisme mullérien ». Parmi les cas les mieux étudiés, on retrouve les papillons du genre Heliconius présents en Amérique centrale et en Amérique du Sud. Ces papillons toxiques ont des colorations très variables, et ce, même au sein d’une seule espèce. Fait surprenant, deux espèces différentes capturées au même endroit peuvent paraître plus proches que des spécimens de leur espèce respective capturés dans des régions éloignées. C’est cette similarité régionale qui engendre la protection liée à ce type de mimétisme.

Heliconius

Les papillons du genre Heliconius et d’autres genres apparentés sont un excellent exemple de mimétisme mullérien. Parc Naturel Métropolitain, République du Panamá (Photo : Nicolas Chatel-Launay).

De nombreux chercheurs sont en ce moment au travail afin d’éclaircir les mystères qui entourent encore l’aposématisme. Certains utilisent le dernier cri en matière d’analyse génétique, alors que d’autres continuent la longue tradition de tests comportementaux sur le sujet. Après plus de 100 ans de recherche sur ce processus, somme toute assez simple, il reste encore tant à découvrir et le domaine de l’entomologie reste sans limite.

Why So Colourful?

*Pour lire cet article en français

*This blog post was originally published in the “Sous la loupe” section of the Spring 2015 edition of Antennae, the Bulletin of the Entomological Society of Québec.

Who hasn’t felt awestruck at the sight of a monarch butterfly (Danaus plexippus). That feeling is to be expected. As many other insects, the monarch is desperately trying to be seen: it relies on aposematism, a strategy meant to avoid being eaten. A bird will only make the mistake of eating a monarch once. This butterfly is filled with cardenolides, toxic compounds that are acquired during the larval stage as the caterpillar is feeding on milkweed (Asclepias sp.). After this disturbing experience, the disgusted bird will remember to avoid any butterfly sporting bright orange and black wings. Butterflies are not the only fans of this strategy. Aposematism can be found in other insects, such as ladybird beetles, but also among animals as different as poison dart frogs and opistobranchs (colourful marine slugs). Just like the monarch, many species acquire toxic compounds from their food. Other species produce these poisons themselves. And to advertise their toxicity to the world, colour is not the only medium! Many species advertise to predators that it is better to leave them alone through sounds or odours. Simply said, aposematism means telling predators, through a variety of signals, that an animal is well defended.

Danaus gilippus

Danaus gilippus is a close relative of the monarch that can be found in tropical areas. Darién Province, Republic of Panamá (Photo: Nicolas Chatel-Launay).

Aposematism is not a novel discovery. This strategy was first suggested as a mechanism born from evolution by Alfred Russel Wallace in 1866. Even if aposematism is easy to understand, many questions still arise among scientists about this strategy. For example, how did it evolve? Could a butterfly like the monarch have developed it gradually, becoming more orange with each generation? Alternatively, did it evolve through rapid mutation? A lot of research will be needed to answer these questions. Other researchers try to tease apart the role of sexual selection in aposematism. Does a colourful animal have more descendants because predators avoid it, or because sexual partners prefer colourful mates?

Eumaeus godartii

Less well-known than the monarch, Eumaeus godartii (Lycaenidae) is another good example of aposematic butterfly. Chagres National Park, Republic of Panamá (Photo: Nicolas Chatel-Launay).

Another interesting aspect of aposematism is the phenomenal amount of mimetic strategies that arise from it. In Québec, one can meet the viceroy (Limenitis archippus) that, just as the monarch, covers itself in orange and black. But the viceroy is not poisonous! Thanks to this deception, the colours of the monarch allow the viceroy to be avoided by birds. This type of mimetic behaviour is called “Batesian mimicry”. This form of mimicry is also common in many harmless snakes that copy the colourful patterns of extremely venomous coral snakes.

A different situation is possible. What if many toxic species all look alike? If they do, all these species increase their chance of survival if a predator has learned to avoid the shared color pattern. All that is needed is for a predator to have had one bad experience with only one of the mimetic species for all to be protected. This type of mimicry is called “Müllerian mimicry”. Butterflies of the Heliconius genus, found in Central and South America are among the best studied cases. These toxic butterflies have very variable wing patterns, even within a single species. Surprisingly, two different species captured in the same locality look more similar than they do specimens of their respective species collected from far away locations. This regional similarity creates an effective protection for all mimics in the area.

Heliconius

Butterflies of the Heliconius genus and other closely related genera are an excellent example of Müllerian mimicry. Metropolitan Natural Park, Republic of Panamá (Photo: Nicolas Chatel-Launay).

Many scientists are presently working on the mysteries still surrounding aposematism. Some use the latest genomic techniques, while others continue a long tradition of behavioural studies. After more than a century of research on this relatively simple strategy, there is still much to unravel and entomology remains a limitless field of study.