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L’évolution des vertébrés serait plus rapide qu’on ne le pensait

Une souris
Une souris Peromyscus manicula. Photo: Université McGill
Alain Labelle

L'un des portraits les plus complets de l'évolution des vertébrés et de la sélection naturelle a été brossé par une équipe américano-canadienne de scientifiques, dirigée par les professeurs Rowan Barrett, de l'Université McGill, et Hopi Hoekstra, de l'Université Harvard.

Ce travail est publié dans la revue Science (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Des souris bien particulières

Dans les années 30, des biologistes ont remarqué que les souris (Peromyscus manicula) qui vivaient au Nevada dans les Sand Hills, d’immenses dunes de sable de quartz qui se sont formées au cours des 10 000 dernières années, présentaient un pelage plus clair que celles de la même espèce qui vivaient dans les zones en périphérie, où le sol est foncé et argileux.

En raison de la sélection naturelle, les souris vivant sur les sols pâles des dunes de sable sont plus pâles (en haut) que les souris des zones environnantes plus sombres (en bas). Agrandir l’imageEn raison de la sélection naturelle, les souris vivant sur les sols pâles des dunes de sable sont plus pâles (en haut) que les souris des zones environnantes plus sombres (en bas). Photo : Université Harvard/Emily Kay

Une réalité qui correspond à la théorie de l’évolution selon laquelle les souris possédant un manteau dont la couleur correspond à celle du sol devraient être moins exposées aux prédateurs.

Les chercheurs de McGill se sont donc rendus dans la petite ville de Valentine, située au nord des dunes, afin de comprendre cette particularité bien régionale.

Carte montrant l'habitat naturel des souris selon les couleurs de leurs manteaux.Agrandir l’imageCarte montrant l'habitat naturel des souris selon les couleurs de leurs manteaux. Photo : Université Harvard/Hopi Hoekstra

Ils y ont fait construire huit enclos de 2500 mètres carrés chacun. Quatre d’entre eux se trouvaient sur les dunes et les quatre autres sur un sol plus foncé.

Ensuite, ils ont introduit entre 75 et 100 souris dans six des huit enclos, dont la moitié avait été attrapée dans les dunes et l’autre moitié dans les zones en périphérie, au sol foncé.

Une étiquette d’identification par radiofréquence a alors été fixée sur les rongeurs, après que l’on eut prélevé un tout petit bout de leur queue pour le séquençage génétique.

Il était important pour les chercheurs que ces vertébrés puissent vivre dans un habitat accessible aux oiseaux de proie, leurs prédateurs naturels.

Après trois mois, les biologistes sont revenus sur les lieux pour récupérer les souris et identifier les survivantes.

Nous cherchions à savoir si, en général, la couleur du pelage de ces populations allait subir des changements au fil du temps, les souris au pelage clair ayant de meilleures chances de survie sur un sol clair, et vice-versa dans les enclos au sol foncé.

Rowan Barrett

Leurs résultats ont confirmé leur intuition de départ selon laquelle la mortalité des souris dont la couleur de la robe ne correspondait pas à celle du sol était beaucoup plus élevée que celles dont la couleur se fondait dans celle du sol.

Cette interprétation a été étayée par des changements dans la couleur du pelage des souris au cours de l'expérience. Dans l'habitat de fond clair, la robe des souris survivantes était 1,44 fois plus claire que la moyenne des souris introduites pour la première fois dans l'enclos.

De l’autre côté, les robes des souris survivantes dans les enclos sombres étaient 1,98 fois plus sombres que celles introduites. Ces observations laissent à penser que la prédation nocturne par les hiboux est probablement la force sélective à l'origine de cette adaptation.

Leurs travaux ont également permis d’établir l’existence d’une mutation génétique qui modifie la pigmentation du pelage. Les chercheurs ont aussi réussi à bien comprendre ce mécanisme.

Dans un article de perspective également publié dans le magazine Science (Nouvelle fenêtre) (en anglais), la biologiste Fanie Pelletier, de l’Université de Sherbrooke, affirme que les travaux menés au Nevada sont une démonstration expérimentale du processus évolutif rapide du phénomène du camouflage dans la nature.

Selon la Pre Pelletier, les études qui documentent des changements génétiques en réponse à une sélection sur de très courtes périodes de temps dans des conditions naturelles sont précieuses.

Particulièrement à l'heure actuelle, où un débat sur la question de savoir si l'évolution devrait être prise en compte dans la modélisation des réponses des populations aux changements environnementaux provoqués par l'humain.

« Nous savions que la couleur du pelage était héréditaire, et à la lumière d’études précédentes, nous avons centré notre attention sur un gène de la pigmentation, car nous savions qu’il jouait un rôle dans la variation de couleur chez ces souris du Nebraska », explique Rowan Barrett.

Nous avons effectué le séquençage des 200 000 paires de bases de ce gène et avons découvert quelques mutations corrélées à la survie.

Rowan Barrett

L’équipe s’est ensuite concentrée sur une mutation spécifique entraînant un éclaircissement visible du pelage des souris.

Des analyses biochimiques ont montré que cette mutation touchait les propriétés de liaison d’une certaine protéine. Par la suite, des analyses ont confirmé que cette mutation entraînait un éclaircissement visible du pelage des souris.

Deux avenues de recherche s’offrent maintenant aux chercheurs. Ils doivent savoir s’il existe d’autres différences génétiques qui aident les souris à vivre sur les dunes ou en périphérie, et étudier les changements sur plusieurs générations.

Science