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La pipistrelle de Kuhl n’est pas schizo !

samedi, décembre 26th, 2015

L’analyse génétique est un formidable outil pour identifier les espèces et révéler à nos yeux des diversités insoupçonnées, en particulier chez les groupes très divers à la morphologie peu évidente. C’est notamment le cas des chauves-souris. Si les perspectives offertes par l’étude de l’ADN peuvent nous rendre enthousiastes, il faut cependant savoir rester prudent au moment de tirer des conclusions. Dans une étude publiée début août dans la revue PLoS ONE (Andriollo et al. 2015), nous résolvons un problème soulevé depuis le début des années 2000 et qui laissait planer le doute quant à l’existence d’une diversité cachée chez la Pipistrelle de Kuhl.

Deux lignées mitochondriales profondément divergentes. Euh… vous pouvez-répéter ?

Le génome mitochondrial est une partie de l’ADN qui est contenu hors du noyau des cellules, et il est transmis uniquement par les femelles. Autrement dit, ce serait comme un nom de famille que l’on hériterait de sa mère. En 2003, un groupe de chercheurs espagnols étudiant l’ADN de pipistrelles a montré qu’il existe deux lignées mitochondriales complètement différentes chez Pipistrellus kuhlii (Pestano et al. 2003). Si différentes que c’est typiquement le genre de divergences que l’on observe entre deux espèces distinctes… Y aurait-t-il deux espèces en une ? Gare aux conclusions hâtives ! Pour savoir si les Martin et les Dupont se reproduisent entre eux, inutile de chercher si des Marpont ou des Dutin existent… il faut se glisser dans leurs affaires intimes !

Les chauves-souris n’ont pas Facebook… comment savoir qui couche avec qui ?

Pour apporter une réponse à cette question, nous avons donc analysé un autre type d’ADN, celui du noyau des cellules, et qui est hérité en parts égales de chacun des deux parents. Son étude est plus fastidieuse, mais elle est nécessaire pour répondre à la question biologique qui nous intéresse : les individus possédant des types d’ADN mitochondrial différents se reproduisent-ils entre eux (appartenant ainsi à une seule et même espèce), ou non (il s’agirait alors de deux espèces que l’on n’avait jamais su distinguer auparavant) ? L’ADN du noyau nous a permis d’élucider ce mystère : il y a davantage de différences entre les individus d’Europe et d’Afrique du Nord d’une même lignée mitochondriale (partageant le même « nom de famille ») qu’entre les individus d’Europe de lignées mitochondriales différentes (de « noms de familles » différents) ! Les individus européens se reproduisent donc entre eux, même s’ils portent des génomes mitochondriaux très différents. Si elle est inhabituelle, comment expliquer l’existence d’une telle diversité mitochondriale ?

(si la vidéo ne se lance pas correctement dans firefox, suivez le correctif décrit ici.)

Pas de nouvelle espèce ? C’est nul !

En effet, on montre qu’il n’y a qu’une seule espèce regroupant simplement des lignées très anciennes, mais le plus dur était de prouver que les individus qui les portaient se mélangeaient ! Par ailleurs, on ne revivra pas l’exemple de la Pipistrelle pygmée, longtemps confondue avec la Pipistrelle commune : aujourd’hui elle est bel et bien reconnue comme espèce distincte, mais du coup, cela a remis en doute toutes les études antérieures qui ne faisaient pas la différence entre ces deux espèces ! Enfin, cela nous apprend la prudence avant de crier à l’existence d’espèces cachées sur la seule base de marqueurs génétiques hérités d’un seul parent. Ces résultats « négatifs » ne vont donc pas compliquer le travail des protecteurs, puisque la classification des Pipistrellus kuhlii ouest européennes se rapporte bien à une seule espèce. C’est donc une bonne nouvelle, non ?

Tommy Andriollo, avec l’aimable relecture de Lucie Cauwet et Manuel Ruedi.

Références bibliographiques

Andriollo T., Naciri Y. & M. Ruedi (2015). Two mitochondrial barcodes for one biological species: the case of European Kuhl’s pipistrelles (Chiroptera). PLoS ONE, 10: e0134881. doi: 10.1371/journal.pone.0134881.

Pestano J., Brown R.P., Suarez N.M. & S. Fajardo (2003). Phylogeography of pipistrelle-like bats within the Canary Islands, based on mtDNA sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution, 26: 56-63. doi:10.1016/S1055-7903(02)00307-X.

Description d’une nouvelle espèce de Minioptère dans l’ouest Paléarctique

lundi, mai 5th, 2014

La dernière décennie a vu bon nombre de nouvelles espèces de Chiroptères décrites, y compris dans l’ouest du Paléarctique. Parmi ces espèces nouvellement décrites, une large majorité constitue ce que l’on appelle des espèces cryptiques, c’est-a-dire des espèces qui sont morphologiquement très proches d’une ou plusieurs autres espèces. Ces fortes similarités morphologiques sont les raisons pour lesquelles ces espèces ont échappées (au sens figuré du terme) aux taxonomistes traditionnels utilisant très souvent uniquement des caractères morphologiques pour identifier et différencier les espèces.

Dans l’étude tout juste publiée dans la Revue internationale Zootaxa, nous avons utilisé une approche intégrative combinant des analyses cranio-dentaires, des marqueurs moléculaires mitochondriaux et nucléaires ainsi que des données acoustiques pour démontrer la présence dans le genre Miniopterus d’une espèce cryptique en provenance du Maghreb. Cette espèce était auparavant reconnue en tant que Miniopterus schreibersii (Kuhl, 1817). Miniopterus maghrebensis sp. nov. est différencié de M. schreibersii sensu stricto sur la base de caractères crâniaux ainsi que des marqueurs moléculaires mitochondriaux et des microsatellites. Bien que de petites différences morphologiques externes et acoustiques aient été notées entre les deux espèces, ces critères à eux seuls ne permettent pas d’identifier de manière fiable les animaux sur le terrain. Sur la base d’identifications morphologiques et/ou génétiques de spécimens, M. maghrebensis sp. nov. s’étends du nord du Maroc jusqu’au sud des montagnes du Haut Atlas et au nord de la Tunisie. Cette nouvelle espèce cryptique est trouvée en sympatrie avec M. schreibersii s.str. près des régions côtières d’Afrique du Nord.

Le PDF de l’article entier avec entre autres des photos d’individus de la nouvelle espèce et des données acoustiques est disponible gratuitement en cliquant sur le lien suivant : http://www.mapress.com/zootaxa/2014/f/zt03794p124.pdf

Sébastien & Benjamin (au nom de tous les coauteurs).

Référence bibliographique
Puechmaille SJ, Allegrini B, Benda P, Gürün K, Šrámek J, Ibañez C, Juste J, Bilgin R (2014) A new species of the Miniopterus schreibersii species complex (Chiroptera: Miniopteridae) from the Maghreb Region, North Africa. Zootaxa, 3794, 108-124.

 

Systématique et phylogéographie des chauves-souris frugivores d’Afrique (Chiroptera, Epomophorinae) – zoom sur les travaux de thèse de Nicolas Nesi

lundi, novembre 11th, 2013

Les Pteropodidae (ou Megachiroptères) constituent l’une des familles les plus diversifiées de chiroptères (environ 190 espèces). Ils présentent des caractéristiques morphologiques particulières telles qu’une face avec un museau allongé, de grands yeux, et de petites oreilles qui les distinguent facilement des autres chauves-souris. Cette famille contient les plus grandes chauves-souris connues (Pteropus vampyrus, envergure 1.7 m) mais également des espèces relativement petites (Syconycteris hobbit, avant-bras 50 mm). Contrairement aux autres chauves-souris qui s’orientent la nuit grâce à un système d’écholocation (« Microchiroptère »), les Pteropodidae possèdent une très bonne vision nocturne grâce à une membrane réfléchissante située au fond de l’œil qui amplifie la lumière (tapetum lucidum). Seul le genre Rousettus vivant dans les grottes, dispose d’un système d’écholocation qui repose sur l’émission d’ultrasons créés par des claquements de langue. Toutes les espèces de ce groupe ont un régime alimentaire frugivore et/ou nectarivore et sont présentent dans les régions tropicales et subtropicales de l’Ancien monde, de l’Afrique à l’Australie et les îles du Pacifique en passant par l’Inde et le Sud-Est asiatique.

En Afrique sub-saharienne on trouve 24 espèces de Pteropodidae appartenant à la sous-famille africaines des Epomophorinae plus 3 espèces appartenant à la sous-famille des Rousettinae. Les caractéristiques les plus remarquables des Epomophorinae sont la présence de plis palataux qui correspondent aux formes que prend la peau au niveau du palais. Le pattern des plis palataux est unique pour la grande majorité des espèces d’Epomophorinae ce qui permet leur identification sur le terrain (Bergmans, 1987 ; Fig. 1).


Figure 1: Plis palataux d’Epomops franqueti

La seconde particularité chez ce groupe est la présence de caractères sexuels secondaires chez les mâles adultes. Chez les espèces appartenant à la tribu des Epomophorini, les caractères sexuels secondaires correspondent à des touffes de poils colorées et érectiles au niveau des épaules (sauf chez H. monstrosus) et à des sacs pharyngaux utilisés pour émettre de puissants cris ressemblant aux chants des grenouilles durant la parade nuptiale (Fig. 2). Pour les espèces appartenant à la tribu des Myonycterini ils se traduisent par une collerette de poils colorés entourant le cou de l’animal (Fig. 3). Comme chez de nombreux autres groupes de chauves-souris, les Epomophorinae ont été associées à la circulation sauvage de virus émergents chez l’homme (Coronaviridae, Paramyxoviridae et Filoviridae notamment). Plus particulièrement, trois d’entre elles (Epomops franqueti, Hypsignathus monstrosus et Myonycteris torquata) ont été identifiées comme porteuses du virus de la fièvre hémorragique Ebola responsable de plusieurs épidémies humaines en Afrique centrale au cours des dernières décennies (Leroy et al., 2005).

Figure 2: Epomops buettikoferi male adulte (Epomophorini, Côte d’Ivoire) avec ses épaulettes déployées.

Figure 3: Myonycteris leptodon male adulte (Myonycterini, Côte d’Ivoire) avec sa collerette.

Mon sujet de thèse a portée l’étude des relations évolutives des chauves-souris africaine de la sous-famille des Epomophorinae et sur l’analyse phylogéographique des espèces distribuées en Afrique de l’Ouest et Afrique centrale. Les objectifs étaient de faciliter l’identification des chauves-souris par l’approche des codes-barres moléculaires (Barcode), de mieux comprendre leur évolution, avec un intérêt tout particulier pour la positon phylogénétique des taxons étudiés en virologie, et de tester la structuration géographique des espèces.

Au cours de ce travail, deux gènes mitochondriaux (Cytb et CO1) ont été séquencés pour 1142 spécimens collectés dans plusieurs pays d’Afrique (République centrafricaine, Gabon, Cameroun, Côte d’Ivoire, RDC…). L’analyse de ces données et la comparaison avec le signal du génome nucléaire ont révélé que les codes-barres mitochondriaux ne sont pas efficaces pour distinguer les huit espèces actuellement reconnues dans le complexe Epomophorus / Epomops dobsonii / Micropteropus (voir Nesi et al. 2011). Ils permettent cependant de caractériser les 18 autres espèces d’Epomophorinae, ainsi que plusieurs sous-espèces. Le pattern mitochondrial polyphylétique trouvée dans le complexe Epomophorus / Epomops dobsonii / Micropteropus et l’étude des flux de gènes sous un modèle d’isolation/migration (IM) ont suggéré des évènements passées et/ou actuel d’hybridation inter-spécifique et une spéciation « en cours » chez la radiation de ce complexe.

Une reconstruction phylogénétique reposant sur 13 gènes (plus de 11000 nt) et un échantillonnage taxonomique comprenant 47 spécimens représentant la quasi-totalité des espèces africaines connues, a mis en évidence plusieurs clades robustes et fiables, ce qui nous a permis de proposer une nouvelle classification des chauves-souris frugivores d’Afrique. Dans sa nouvelle définition, la sous-famille Epomophorinae contient six tribus (Epomophorini, Myonycterini, Plerotini, Rousettini, Scotonycterini et Stenonycterini) au lieu des quatre initialement reconnues. Stenonycteris est reconnus comme un genre différent du genre Rousettus et définie la nouvelle tribu des Stenonycterini incluant une seule espèce, S. lanosus. Ce résultat suggère que l’écholocation chez les Pteropodidae aurait été acquise de manière indépendante chez le genre Rousettus et le genre Stenonycteris, probablement en lien avec leur mode de vie cavernicole, ou bien que ce caractère fut perdu chez l’ancêtre commun de la tribu des Epomophorini et des Myonycterini probablement suite au changement d’un mode de vie cavernicole à forestier.

Des changements taxonomiques ont été décrits dans la plupart des genres (Myonycteris, Megaloglossus, Scotonycteris). Par exemple l’espèce Myonycteris leptodon a été réhabilitée et une nouvelle espèce, Megaloglossus azagnyi a été décrite en Afrique de l’Ouest (Nesi et al. 2013). Les analyses phylogéographiques ont révélé que la plupart des espèces présentaient une forte structuration entre l’Afrique de l’Ouest et l’Afrique centrale, à l’exception de quatre espèces possédant une meilleure capacité de dispersion : Hypsignathus monstrosus, grâce à sa grande taille ; Epomophorus gambianus, Micropteropus pusillus et Nanonycteris veldkampii, en raison de leur adaptation à la savane. Nos résultats ont montré que les différentes espèces d’Epomophorinae, et notamment les réservoirs du virus Ebola, ont évolué différemment face aux changements climatiques du Plio-Pléistocène.

Nicolas pour le Chiroblog

Filet utilisé pour la capture des chauves-souris frugivores en forêt tropicales (Epomops).

Références bibliographiques

Bergmans, W., (1988). Taxonomy and Biogeography of African fruit bats (Mammalia, Megachiroptera). 1. General introduction; Material and Methods; Results: The genus Epomophorus Bennett, 1836. Beaufortia, 38, 75-146.

Javier, J. B., Alvarez, Y., Tabarés, E., Garrido-Pertierra, A., Ibáñez, C., Bautista, J.M., (1999). Phylogeography of African fruitbats (Megachiroptera). Molecular Phylogenetics and Evolution, 13, 596-604.

Leroy, E., Kumulungui, B., Pourrut, X., Rouquet, P., Hassanin, A., Yaba, P., Délicat, A., Paweska, J.T., Gonzalez, J-P., Swanepoel, R. (2005). Fruit bat as reservoirs of Ebola virus. Nature, 438, 575-6.

Nesi, N., Nakouné, E., Cruaud, C., & Hassanin, A. (2011). DNA barcoding of African fruit bats (Mammalia, Pteropodidae). The mitochondrial genome does not provide a reliable discrimination between Epomophorus gambianus and Micropteropus pusillus. Comptes rendus biologies, 334(7), 544–54.

Nesi, N., Kadjo, B., Pourrut, X., Leroy, E., Pomgombo Shongo C., Cruaud C., Hassanin A., (2013). Molecular systematics and phylogeography of the tribe Myonycterini (Mammalia, Pteropodidae) inferred from mitochondrial and nuclear markers. Molecular phylogenetics and Evolution, 66, 126-37.

Sélection d’articles en Octobre

mardi, octobre 15th, 2013

Une riche sélection d’articles scientifiques vous attend pour ce mois d’Octobre 2013 :

– Un article sur le Syndrome du Museau Blanc avec des analyses histopathologiques sur des chauves-souris européennes infectées par Geomyces destructans. L’étude confirme le fait que le champignon Geomyces destructans est à l’origine des lésions sur les ailes des animaux européens– avec un impact bien moindre du champignon sur les chauves-souris d’Europe comparées à leur congenères d’Amérique du Nord [Télécharger le PDF].

– Un article sur la taxonomie du genre Myotis à l’échelle mondiale. L’étude met en évidence – à l’aide d’arbres phylogénétiques et de modèles biogéographiques – les origines et la radiation du genre à l’échelle mondiale [lien vers le résumé].

– Une autre étude taxonomique, sur des espèces de la famille des Phyllostomidae. Cette étude se base sur des génomes mitochondriaux pour reconstruire la taxonomie des principales « branches » de la famille [lien vers le résumé].

– Une étude basée sur de nombreux marqueurs moléculaires qui identifie la structure actuelle des populations ainsi que les réfuges glaciaires du Petit Rhinolophe lors des récentes glaciations et la recolonisation de l’espèce dans le Paléarctique Ouest [lien vers le résumé].

– Une publication sur les perspectives de l’utilisation de l’ADN pour contrôler les chauves-souris (de l’espèce jusqu’à l’individu) en hibernation, notamment pour limiter le dérangement [Télécharger le pdf].

– Un travail qui étudie les conséquences génétiques de changements climatiques passés (glaciations) et futurs (réchauffement climatique) sur la distribution de l’oreillard gris [lien vers le résumé].

– La taxonomie de Myotis nattereri s’est trouvée récemment bouleversée, l’espèce serait en fait un complexe d’espèces avec notamment le Myotis sp. A. Cette petite note – basée sur des recherches de spécimens dans des Muséums – propose un nouveau nom pour ce taxon [Télécharger le PDF].


Références bibliographiques

Skin lesions in European hibernating bats associated with Geomyces destructans, the etiologic agent of White-Nose Syndrome. Wibbelt G, Puechmaille SJ, Ohlendorf B, Mühldorfer C, Bosch T, Görföl T, Passior K, Kurth A, Lacremans D and Forget F. PLoS ONE, 2013; 8(9): e74105. [doi:10.1371/journal.pone.0074105]

Ruedi, M., Stadelmann, B., Gager, Y., Douzery, E. J. P., Francis, C. M., Lin, L.-K., … Cibois, A. (2013). Molecular phylogenetic reconstructions identify East Asia as the cradle for the evolution of the cosmopolitan genus Myotis (Mammalia, Chiroptera). Molecular Phylogenetics and Evolution, 69(3), 437–449.

Botero-Castro, F., Tilak, M., Justy, F., Catzeflis, F., Delsuc, F., & Douzery, E. J. P. (2013). Next-generation sequencing and phylogenetic signal of complete mitochondrial genomes for resolving the evolutionary history of leaf-nosed bats (Phyllostomidae). Molecular Phylogenetics and Evolution, 69(3), 728–739.

Non-invasive genetics can help find rare species: a case study with Rhinolophus mehelyi and R. euryale (Rhinolophidae: Chiroptera) in western Europe. Puechmaille S and Teeling E. Mammalia, in press. [doi:10.1515/mammalia-2013-0040]

Phylogeography and postglacial recolonisation of Europe by Rhinolophus hipposideros: evidence from multiple genetic markers. Dool, S, Puechmaille S, Dietz C, Juste J, Ibáñez C, Hulva P, Roue S, Petit E, Jones G, Russo D, Toffoli R, Viglino A, Martinoli A, Rossiter SJ and Teeling E. Molecular Ecology, 2013; 22(15): 4055-4070. [doi:10.1111/mec.12373]

The shaping of genetic variation in edge-of-range populations under past and future climate change.
Razgour O, Juste J, Ibáñez C, Kiefer A, Rebelo H, Puechmaille SJ, Arlettaz R, Burke T, Dawson DA, Beaumont M and Jones G. Ecology Letters, 2013; 16(10): 1258-1266. [doi:10.1111/ele.12158]

Vespertilion (Myotis) latipennis (Crespon, 1844) : un nom pour la nouvelle espèce Myotis sp. A du groupe nattereri ? Allegrini B and Puechmaille SJ. Le Vespère, 2013; 3 181-183.

Longévité chez les chauves-souris: zoom sur les recherches en cours

jeudi, septembre 5th, 2013

Le vieillissement est la dégradation physiologique irréversible des organismes au cours du temps. Il est associé à une augmentation de la vulnérabilité et de la mortalité. Bien que ce phénomène nous soit familier, la biologie du vieillissement est encore méconnue. Malgré de récentes découvertes sur les processus moléculaires impliqués dans le vieillissement des organismes, la grande complexité de ce phénomène est un défi pour les biologistes. L’organisation mondiale pour la santé estime qu’en 2050 plus de 2 milliards d’humains seront âgés de plus de 60 ans. Les maladies associées au vieillissement (cancer, sénilité, arthrite) vont s’accroitre et représenter une charge sociale et financière croissante. Dans ce contexte, l’étude du vieillissement et la gestion ou la prévention des risques associés est urgente.

Le projet AGELESS, mené par l’équipe d’Emma Teeling (University College Dublin, Irlande) en partenariat avec Sébastien Puechmaille (Universität Greifswald, Allemagne et University College Dublin, Irlande) et Eric Petit (Université Rennes 1, France), et financé par le Conseil de Recherche Européen (ERC), propose de relever ce défi en recherchant les bases moléculaires du vieillissement chez un organisme modèle unique, la chauve-souris. En effet, ces mammifères défient les modèles théoriques qui proposent une corrélation positive entre espérance de vie et taille du corps. Ainsi les chauves-souris, qui sont des animaux de petite taille, enregistrent des records de longévité. La plus vieille chauve-souris capturée (un murin de Brandt, Myotis brandtii) était âgée de 41 ans (Podlutsky et al. 2005), soit une espérance de vie 10 fois supérieure aux estimations théoriques. De surcroit, ces mammifères utilisent deux fois plus d’énergie que les animaux de même taille mais vivent bien plus longtemps. Ces données suggèrent qu’il existe des mécanismes moléculaires sous-jacents à l’origine de la longévité de ces mammifères. C’est pourquoi les chauves-souris sont un modèle unique pour explorer les bases moléculaires d’une longévité exceptionnelle.

Chez les animaux, parmi les changements moléculaires observés au cours du temps entre individus jeunes et âgés, les chercheurs ont identifié un raccourcissement des séquences situées aux extrémités des chromosomes, nommées télomères, ainsi qu’une variation de l’expression de gènes, tels que certains gènes du système immunitaire. L’implication de ces deux mécanismes moléculaires semble conservée chez l’ensemble des organismes modèles étudiés (levure, drosophile, souris, et homme). Notre hypothèse est que, chez les chauves-souris, ces mécanismes moléculaires ont suivi une trajectoire évolutive différente, très certainement sous l’effet de la sélection naturelle, et requis pour l’allongement de la durée de vie. Ce projet de recherche représente une approche évolutive originale de l’étude du vieillissement se focalisant sur l’étude des spécificités moléculaires liées à l’âge chez les chauves-souris.

Afin de tester notre hypothèse, nous travaillons sur des populations sauvages de grand murins (Myotis myotis) vivant dans le Morbihan (Bretagne, France). Ces larges populations (~900 individus) retournent chaque année dans les mêmes sites de nurserie pour la naissance et le soin des juvéniles. Ainsi, nous pourrons échantillonner les mêmes individus année après année. La plupart de ces individus ont été suivis depuis 2010 grâce à un marquage systématique par l’implantation d’un transpondeur, projet mené par Frédéric Touzalin et Olivier Farcy et rendu possible par l’implication de nombreux bénévoles de l’association Bretagne Vivante. Grâce à ce suivi, nous pouvons assigner chaque individu à trois groupes différents : i) <1 ans, juvéniles de 2013 ; ii) 1-4 ans, jeunes adultes transpondés entre 2010 et 2013 ; iii) 4 ans et plus, adultes transpondés en 2010. Sur chacune des chauves-souris capturée en 2013, un prélèvement de peau (biopsie alaire) ainsi qu’un prélèvement sanguin (80 à 200uL par individu) ont été réalisés afin d’étudier respectivement les télomères et l’expression des gènes des individus. Le prélèvement sanguin représente moins de 1% du poids de l’animal, il est sans danger pour la santé de la chauve-souris. L’autorisation de capture et de prélèvements biologiques à des fins scientifiques sur l’espèce protégée grand murin a été délivrée par le préfet du Morbihan. L’objectif est de suivre 100 à 150 individus sur la durée totale du projet (2013-2017). De nouveaux prélèvements seront effectués sur ces individus pendant les 3 prochaines années afin de suivre l’évolution de la longueur de leurs télomères et de l’expression de leurs gènes au court de leur vie. Ces données nous permettront de décrypter les bases moléculaires à l’origine de la longévité exceptionnelle des chauves-souris.

Aurore Gallot, Eric Petit, Fréderic Touzalin, Olivier Farcy, Sébastien Puechmaille

Individu de Myotis myotis

Une partie de l’équipe préparant le matériel de collecte des échantillons

Frédéric et Olivier vérifiant un lecteur de transpondeurs

Sur l’origine des espèces : le plus petit mammifère du monde, la chauve-souris bourdon démêle les mécanismes de la spéciation

mardi, décembre 6th, 2011

Un des grands défis de la biologie est de comprendre comment les espèces évoluent. Aujourd’hui, environ 150 ans après la publication de Darwin « Sur l’Origine des espèces » nous ne comprenons toujours pas vraiment le processus de spéciation. Cela tient en partie au fait que la plupart des études classiques sur la spéciation sont basées sur les espèces qui ont déjà divergé, et par conséquent, nous devons spéculer en arrière dans le temps pour en déduire les causes de la spéciation. En effet, deux des exemples les plus connus de « spéciation sympatrique », les cichlidés du lac Victoria et les Rhinolophes de Wallace, suggèrent que l’écologie sensorielle (comment un animal perçoit et interagit avec son environnement) joue un rôle majeur dans le processus de spéciation, que les populations soient géographiquement isolées ou non. Cependant, dans ces études, les chercheurs n’ont pas pu étudier les facteurs impliqués dans les premières phases du processus de spéciation.

Chauves-souris bourdon, plus petit mammifère au monde; photo prise en Birmanie en 2006 par l’équipe sur le terrain.

«Notre étude est unique dans le sens ou elle capture la spéciation « en action » dans des populations qui sont en train de diverger écologiquement. Ces populations sont celles du plus petit mammifère au monde, la chauve-souris bourdon (Craseonycteris thonglongyai) que l’on trouve uniquement en Thaïlande et en Birmanie. Ces populations représentent une expérience naturelle unique qui permet de « capturer » les processus évolutif a une échelle de temps permettant d’identifier la nature de ces processus qui entraînent la spéciation dans la nature » explique le Dr Emma Teeling qui a dirigé l’équipe de recherche au cours de cette étude.

En étudiant les processus du début de la spéciation à différentes échelles de temps évolutives, cette étude montre que dans le cas de cette espèce, un flux de gènes limité, résultant de la distance géographique, est nécessaire pour promouvoir la spéciation écologique sensorielle.

« Pour ce faire, nous avons examiné la structure spatiale, la structure génétique et les traits écologiques sensoriels entre et au sein des deux seules populations connues du plus petit mammifère du monde, la chauve-souris bourdon (Craseonycteris thonglongyai). Nous avons généré et recueilli un large jeu de données moléculaires, écologiques et acoustiques et montrons que la distance géographique joue un rôle essentiel dans la limitation des flux de gènes plutôt que la divergence d’écholocation. Nos résultats appuient l’idée que l’écologie sensorielle agit comme un mécanisme de renforcement dans le processus de spéciation plutôt que d’être le principal moteur comme cela était précédemment supposé dans d’autres études empiriques bien documentées. Nos résultats posent la question de savoir si la spéciation sympatrique se produit réellement, ou si un certain niveau d’isolement géographique et donc de flux de gènes restreint est toujours nécessaire afin d’engager le processus de spéciation », explique le Dr Sébastien Puechmaille, auteur principal de cette étude.

Une autre conclusion intéressante de cette étude est l’identification d’un gène de « l’écholocation » (RBP-J) qui montre des signes de sélection divergente correspondant à la divergence d’écholocation présente au sein la population thaïlandaise. C’est la première association identifiée de ce gène avec des capacités d’écholocation. Ce gène est impliqué dans la formation des cellules ciliées de la cochlée (organe récepteur des sons dans l’oreille interne). Comme les chauves-souris utilisent les fréquences les plus élevées (supérieures à 200 kHz) de tous les mammifères, leur système auditif, en particulier les cellules ciliées de l’organe de Corti où le son est reçu et amplifié, a besoin d’adaptations particulières.

«Nous montrons également que la compétition interspécifique avec une autre espèce de chauve-souris, Myotis siligorensis, est surement la cause de l’adaptation locale sensorielle, par opposition à la dérive aléatoire ou les facteurs abiotiques comme la température et l’humidité», explique le Dr Sébastien Puechmaille.

Du point de vue de la conservation, cette étude est la première à étudier la structure de population et l’histoire évolutive du plus petit mammifère du monde, la chauve-souris bourdon, Craseonycteris thonglongyai. « Cette espèce de chauve-souris charismatique est rare et menacée, limitée à une région de 2000 km2 à la région frontalière entre la Thaïlande et la Birmane et est considéré comme l’une des dix espèces évolutivement distinctes et globalement menacées (Evolutionary Distinct and Globally Endangered, EDGE, species)« , souligne le Dr Emma Teeling.

Les analyses phylogénétiques de marqueurs transmis par la lignée maternelle, paternelle, ou héritée par les deux parents ainsi que les données écologiques démontrent la présence de deux espèces de chauve-souris bourdon, une en Thaïlande et une en Birmanie, qui se sont séparées il y a environ 0,4 millions d’années. Les capacités de dispersion limitées des individus combinées à une aire de répartition très limitée (moins de 2000 km2) suggèrent que les deux espèces sont menacées et nécessitent des plans de gestion et de conservation distincts.

Ce papier est publié le 6 Décembre 2011 est disponible de manière gratuite dans la revue Nature Communications (http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n12/pdf/ncomms1582.pdf). La reference de cet article est :

Puechmaille, S.J., Ar Gouilh, M., Piyapan, P., Yokubol, M., Khin Mie Mie, Bates, P.J.J., Satasook, C., Tin Nwe, Si Si Hla Bu, Mackie, I.J., Petit E.J., and Teeling E.C. (2011). The evolution of sensory divergence in the context of limited gene flow in the bumblebee bat. Nature Communications 2, 573, DOI: 10.1038/ncomms1582. [L’évolution de la divergence sensorielle dans un contexte de flux de gènes limités chez la chauve-souris bourdon].

Ce travail représente un projet irlandais, financé par la SFI, une fondation Irlandaise pour la Science et décerné au Dr. Emma Teeling. Ce projet a été mené en collaboration entre des chercheurs en France, en Thaïlande, en Birmanie, au Royaume-Uni et en Irlande afin d’aborder une question fondamentale en biologie avec des implications pour la conservation.

Séb.

Identification des nouvelles espèces de chauves-souris (espèces dites ‘cryptiques’)

dimanche, décembre 27th, 2009

L’utilisation des données génétiques pour séparer les espèces de chauves-souris a réellement pris de l’ampleur à la fin des années 1990. En Europe, le premier cas où des données génétiques ont été utilisées pour démontrer la présence d’espèces cryptiques est celui des pipistrelles (Pipistrellus pipistrellus et P. pygmaeus). Depuis, plus de 10 nouvelles espèces cryptiques ont été découvertes et décrites grâce aux données génétiques (Kiefer & Veith 2001; Mayer & Von Helversen 2001; von Helversen et al. 2001; Kiefer et al. 2002; Ibañez et al. 2006; Mayer et al. 2007). Ce phénomène c’est avéré particulièrement vrai pour les chauves-souris présentes sur les îles comme la Sardaigne (Mucedda et al. 2002), les Açores (Salgueiro et al. 2004; Salgueiro et al. 2007) et la Corse (Castella et al. 2000), mais a également été démontré ces dernières années sur le continent (Ibañez et al. 2006; Mayer et al. 2007).

Deux récentes études génétiques ont montré qu’un nombre non négligeable d’espèces de chauves-souris en Europe représentaient vraisemblablement encore deux espèces ‘cryptiques’ ou plus (Ibañez et al. 2006; Mayer et al. 2007). Le cas de Myotis nattereri est un bon exemple montrant l’utilité des données génétiques. Dans leur étude, Ibañez et al. (2006) ont montré que cette espèce était divisée en trois groupes génétiquement très distincts qui se sont séparés il y a plusieurs millions d’années. Ces groupes représentent des espèces potentielles mais l’analyse d’un nombre plus important d’échantillons de différentes provenances est nécessaire avant de conclure. Par ailleurs, l’étude de Mayer et al. (2007) montre deux Myotis sp. (identifiés comme Myotis nattereri selon les critères morphologiques) en provenance d’Autriche et d’Italie du nord qui sont génétiquement très divergents des M. nattereri d’Europe centrale. Ces individus potentiellement représentent une nouvelle espèce cryptique au sein du ‘complexe’ M. nattereri. Clairement, cette espèce mérite une attention toute particulière. D’autres espèces comme Eptesicus serotinus, Plecotus auritus, Pipistrellus kuhlii ou Hypsugo savii sont également suspectées de cacher des espèces cryptiques (Mayer & Von Helversen 2001; Ibañez et al. 2006). Ces espèces cryptiques sont cependant parfois impossibles à identifier grâce aux caractères morphologiques sur le terrain (Dietz & Von Helversen 2004). C’est bien pour cette raison que ces espèces sont passées inaperçues jusqu’à maintenant ou l’utilisation de données génétiques à permis de les découvrir. Dans ce cas, l’utilisation de la génétiques pour assigner les individus à une espèce est direct et très efficace (Clare et al. 2007; Mayer et al. 2007).

Si les études citées ci-dessus ne mentionnent pas la présence d’espèces cryptiques pour certaines espèces, cela ne veut pas dire qu’elles n’existent pas. Tant que toutes les espèces n’auront pas fait l’objet d’un échantillonnage géographique exhaustif, il sera impossible d’infirmer la présence de nouvelles espèces cryptiques, même au sein des espèces les plus communes. En effet, suite à des analyses acoustiques de pipistrelles dans le sud de la France, il n’est pas impossible que derrière les noms de Pipistrellus pipistrellus ou Pipistrellus pygmaeus, se cache encore une espèce non décrite. En France métropolitaine, les nouvelles espèces décrites depuis la fin des années 1990 sont au nombre de quatre, Pipistrellus pygmaeus, Plecotus macrobullaris, Myotis alcathoe et Myotis escalerai. Sur le terrain, ces espèces ne sont pas toujours faciles à différencier de leur espèce ‘sœur’, morphologiquement très proches. La récolte conjointe de données morphologiques, génétiques et d’écholocation est une étape primordiale vers une meilleure connaissance et reconnaissance des espèces présentes sur notre territoire. Alors que la reconnaissance de deux espèces chez les pipistrelles communes (Pipistrellus pipistrellus et Pipistrellus pygmaeus) remonte à plus de 10 ans, la discrimination morphologique des deux espèces n’est pas toujours évidente, voir parfois même difficile. De nombreux critères morphologiques permettant de discriminer les deux espèces ont été reportés (‘Y’ alaire, ratio de phalanges, bosse entre les narines, etc.) mais il semble qu’aucun d’entre eux ne soit fiable à 100% dans l’ensemble de l’aire de répartition des deux espèces (obs. pers.). Il est donc très important de regarder et noter le maximum de caractères morphologiques pour augmenter la fiabilité de l’identification. Par ailleurs, il est primordial de replacer l’espèce dans un contexte régional plutôt que de se fier à des critères morphologiques provenant d’autres régions ou pays (parfois non fiables). Ceci souligne la nécessité de rendre les résultats d’études morphologiques régionales disponibles, soit par le biais de publications, soit par le biais de sites internet.

En France métropolitaine, les espèces qui parfois posent des problèmes d’identification sont les suivantes :

1- Myotis mystacinus/M. alcathoe (accessoirement, M. brandtii). Certains des critères dentaires reportés dans la littérature ne s’avèrent pas fiables à 100% (Y. Le Bris & A. Le Houédec, com. pers., obs. pers.). Nous essayerons de rédiger un article propre à ce problème prochainement.

2- Pipistrellus pipistrellus/P. pygmaeus. Plusieurs critères morphologiques discriminant les deux espèces ont été proposés mais très peu de données sont disponibles sur leur fiabilité et validité dans différentes régions. Un article récapitulant ces critères ainsi que leur validité/fiabilité serait le bienvenue.

3- Myotis nattereri/M. escalerai. A ce jour, les connaissances sur M. escalerai restent très parcellaires et mis à part le fait qu’il s’agit à priori d’une espèce exclusivement cavernicole en période de reproduction, il n’existe pas de publication décrivant les différences morphologiques entre les deux espèces (Ibanez et al. se contentant de mentionner que M. escalerai se différencie de M. nattereri par ses poils distincts sur la frange de l’uropatagium [… these bats can be distinguished by distinct fringing hairs in the tail membrane], donnée non utilisable en l’absence de description plus détaillée). Il reste néanmoins à vérifier la description de Cabrera en 1904 dans lequel certains critères pourraient être donnés (ce qui ne semble pas le cas du fait que Ibanez et al. n’en mentionne rien). Une recherche à ce sujet ainsi qu’un bilan des données dont nous disposons actuellement serait très utile pour correctement identifier les individus sur le terrain sans avoir à passer par les analyses génétiques, seul moyen actuel de discriminer les deux espèces de manière fiable.

Si vous êtes intéressé pour rédiger un article à propos des espèces cryptiques mentionnées ci-dessous, n’hésitez pas à vous lancer. Si vous pensez que d’autres espèces posent des problèmes d’identification, reportez ces problèmes afin que nous puissions en discuter.

Séb.

Références

Castella, V., Ruedi, M., Excoffier, L., Ibañez, C., Arlettaz, R. & Hausser, J. 2000. Is the Gibraltar Strait a barrier to gene flow for the bat Myotis myotis (Chiroptera: Vespertilionidae)? Molecular Ecology 9: 1761-1772.

Clare, E.L., Lim, B.K., Engstrom, M.D., Eger, J.L. and Hebert, P.D.N. (2007). DNA barcoding of Neotropical bats: species identification and discovery within Guyana. Molecular Ecology Notes 7: 184-190.

Dietz, C. and Von Helversen, O. (2004). Illustrated identification key to the bats of Europe.

Ibañez, C., Garcia-Mudarra, J.L., Ruedi, M., Stadelmann, B. and Juste, J. (2006). The Iberian contribution to cryptic diversity in European bats. Acta Chiropterologica 8(2): 277-297.

Kiefer, A., Mayer, F., Kosuch, J., Helversen, O.v. and Veith, M. (2002). Conflicting molecular phylogenies of Eurpean long-eared bats (Plecotus) can be explained by criptic divesity. Molecular Phylogenetics and Evolution 25: 557-566.

Kiefer, A. and Veith, M. (2001). A new species of long-eared bat from Europe (Chiroptera: Verspertilionidae). Myotis 39: 5-16.

Mayer, F., Dietz, C. and Kiefer, A. (2007). Molecular species identification boosts bat diversity. Frontiers in Zoology 4: 4.

Mayer, F. and Von Helversen, O. (2001). Cryptic diversity in European bats. Proceedings of the Royal Society of London, B 268: 1825-1832.

Mucedda, M., Kiefer, A., Pidinchedda, E. and Veith, M. (2002). A new species of long-eared bat (Chiroptera, Vespertilionidae) from Sardinia (Italy). Acta Chiropterologica 4(2): 121-135.

Salgueiro, P., Coelho, M.M., Palmeirim, J.M. and Ruedi, M. (2004). Mitochondrial DNA variation and population structure of the island endemic Azorean bat (Nyctalus azoreum). Molecular Ecology 13: 3357-3366.

Salgueiro, P., Ruedi, M., Coelho, M.M. and Palmeirim, J.M. (2007). Genetic divergence and phylogeography in the genus Nyctalus (Mammalia, Chiroptera): implications for population history of the insular bat Nyctalus azoreum. Genetica 130(2): 169-181.

von Helversen, O., Heller, K.-G., Mayer, F., Nemeth, A., Volleth, M. and Gombkötö, P. (2001). Cryptic mammalian species: a new species of whiskered bat (Myotis alcathoe n. sp.) in Europe. Naturwissenschaften 88: 217-223.