Le changement de couleurs, origine de nouvelles espèces ? Le cas du caméléon

Colour change, origin of new species? The chameleon case

• Auteur / Autrice : Alexis Y. Dollion
• Direction : Sandrine Meylan, Anthony Herrel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie, évolution et biologie environnementale
• Date : Soutenance le 09/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Kevin J. McGraw
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kevin J. McGraw, Alexis Chaine, Josabel Belliure, Anna Wilkinson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexis Chaine, Josabel Belliure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution (biologie)

Biologie

Chamaeleonidae

Mots clés libres

Communication

Changement de couleurs physiologique

Sélection sexuelle

Chamaeleonidae

Signaux colorés

Communication

Physiological color change

Sexual selection

Chamaeleonidae

Colour signals

Résumé

De nombreuses espèces utilisent la couleur pour communiquer avec leurs congénères. Au cours des interactions sociales, ces espèces utilisent des signaux pertinents pour évaluer leurs rivaux ou la qualité de leur partenaire. Les signaux colorés peuvent transmettre diverses informations sur leur porteur, tel que l'état corporel, la quantité ou la résistance aux parasites, l'immunocompétence, le statut social et / ou l'habilité de combat. Cependant, dans ce contexte, un type de signal coloré reste peu compris: le changement de couleur. Certains animaux sont capables de changer de couleur rapidement en l'espace de quelques heures voire en quelques millisecondes, et certains l'utilisent pour communiquer. Cependant, l'implication du changement de couleur dans le processus de sélection sexuelle (i.e. choix du partenaire & compétition intrasexuelle) reste flou. Les caméléons (Squamata: Chamaeleonidae) sont d'excellents modèles biologiques pour étudier cette question. Ils regroupent 206 espèces capables de changer de couleur mais à des degrés différents. De plus, il a été suggéré, chez un genre de caméléon (Bradydpodion), que le changement de couleur aurait évolué afin d'augmenter la visibilité de ces animaux dans certains milieu et leur permettre de communiquer. Cette thèse s'articule autour de deux axes de recherche. Dans un premier temps, j'ai étudié, chez le caméléon panthère (Furcifer pardalis), le rôle du changement de couleur dans la sélection sexuelle et les informations que ces signaux pourraient communiqués. J'ai abordé cette question en étudiant le changement de couleur au cours d'expériences de compétition entre mâles et de choix de partenaire, qui sont les deux processus principaux impliqués dans la sélection sexuelle. J'ai utilisé une approche intégrative combinant des mesures physiologiques et de performance, des expériences comportementales (évaluation du statut de dominance et de la préférence des femelles) et de l'analyse colorimétrique d'images. J'ai ainsi pu démontrer que le changement de couleur est impliqué à la fois dans la sélection intrasexuelle (intéraction agonistique entre mâle) et intersexuelle (choix du partenaire), chez le caméléon panthère. Dans la seconde partie, j'ai étudié l'évolution du changement de couleur chez les Chamaeleonidae à l'aide d'une analyse phylogénétique comparative. Cette analyse a révélé que l'ancêtre commun le plus récent était capable de changement de couleur impliquant uniquement des changements de luminosité et de motifs. Les Chamaeleonidae ont acquis la capacité à changer de teinte que plus tard dans leur évolution, autour de -50 et -45 millions d'années, en même temps que l'apparition de la plupart des genres actuels. Cela suggère que le changement de couleur aurait joué un rôle important dans l'évolution et la diversification des Chamaeleonidae. Mes résultats sont les premiers à montrer le rôle du changement de couleur dans le processus de sélection sexuel et potentiellement dans l'évolution d'animaux ayant cette capacité. De futures recherches pourraient s'appuyer sur ces travaux et approfondir le sujet en étudiant l'effet Wallace (i.e. isolement reproductif) au sein de groupes d'espèces ou sous-espèces, capable de changer de couleur et étroitement apparentées (par exemple entre "localité" (sous-espèces) de Furcifer pardalis).

Many species use colour to communicate with conspecifics. During social interactions individuals rely on relevant signals to assess potential rivals or mate quality. Colour signals may convey diverse types of information about the bearer including foraging ability, body condition, parasite load or resistance, immunocompetence, social status, and/or fighting ability. In this context, one type of colour signals remain poorly understood: colour changes. Some animals are capable of undergoing rapid and striking colour change taking anywhere from a few hours to milliseconds, and some use this ability to communicate. Yet, whether colour change is involved in sexual selection (i.e. mate choice, intrasexual competition) remains unclear. Chameleons (Squamata: Chamaeleonidae) are excellent biological models to investigate this question. They represent 206 species that change colour but to a different extent. Moreover, selection for conspicuous signals has been suggested to have driven the evolution of colour display in this group. In this thesis, I pursued two main lines of research. First, I investigated the role of colour change in the context of sexual selection and the information that such signals communicate in the panther chameleon (Furcifer pardalis). I approached this question by studying colour change during intrasexual competition and mate choice experiments, quantifying the two main processes involved in sexual selection. I used an integrative approach combining physiological and performance measurements, behavioural experiments (assessing male dominance and female preference), and colour analysis. I demonstrated that colour change is involved in both intrasexual (i.e. intrasexual agonistic interaction between males) and intersexual selection (i.e. mate choice). Second, I studied the evolution of colour change within the chamaeleonids using a comparative phylogenetic analysis. This analysis revealed that the most recent common ancestor was capable of colour change involving brightness and patterns only. Chamaeleonids only acquired the ability to undergo hue changes later in their evolution, around -50 and -45 Myr, concomitant with the appearance of most extant genera appeared. This suggests that colour change may have played a prominent role in the evolution and diversification of chamaeleonids. My results are the first to shed light on the role of colour change in the evolution of colour changing animals through sexual selection. Future research could build on this work by studying reinforcement of mate preference for specific aspects of the colour change and reproductive character displacement in closely related colour changing species or subspecies (e.g. between morphs (subspecies) of Furcifer pardalis).