Œufs de pinson de coucou pondus par différentes femelles. Diversité des phénotypes d’oeufs hérités de la mère au sein d’une seule et même espèce métisse, le pinson des marais, parasite du couvain. Différentes matrilignes de coucous imitent les œufs de différentes espèces hôtes (ici, la prinia à flancs fauves et la cisticole à face rouge) et se sont diversifiées pour se rapprocher de la gamme de “signatures” d’œufs variables au sein de chaque espèce hôte, une adaptation antiparasitaire qui aide les parents hôtes à reconnaître leurs propres œufs. Crédit : Claire N. Spottiswoode
Alors que de nombreuses personnes dans le monde viennent de déballer leurs œufs de Pâques, des scientifiques ont résolu l’une des plus grandes affaires criminelles de la nature, un scandale de falsification d’œufs vieux de deux millions d’années. Leurs découvertes suggèrent que les victimes de cette fraude pourraient maintenant prendre le dessus.
De nombreux oiseaux dans le monde contournent les coûts de la parentalité en pondant leurs œufs dans le nid d’autres espèces. Connu sous le nom de “parasitisme de couvée”, ce mode de vie présente de nombreux avantages mais aussi des défis, comme celui de convaincre l’autre espèce d’accepter un œuf étranger.
De nombreux parasites de couvain y parviennent en imitant les couleurs et les motifs des œufs de leur hôte, mais certains exploitent les soins de plusieurs espèces hôtes différentes dont les œufs ont tous un aspect différent.
Œuf de pinson de coucou dans un nid de cisticole. Les œufs de pinson de coucou imitent étroitement la couleur et le motif des œufs de chacune de leurs espèces hôtes, afin de tromper les parents hôtes et de leur faire accepter l’œuf parasite comme l’un des leurs. Ici, un pinson de coucou a réussi à faire accepter son œuf (à gauche) dans le nid d’un cisticole zébré (œuf à droite). Crédit : Claire N. Spottiswoode
Comment une seule espèce d’oiseau parasite de couvée peut-elle imiter les œufs de plusieurs espèces d’oiseaux différentes en même temps afin de les inciter à élever leurs petits ?
Et comment ces faussaires parasites transmettent-ils cette capacité à leurs petits malgré les croisements entre oiseaux élevés par des hôtes différents ?
Ces questions ont intrigué les scientifiques pendant plus d’un siècle. Aujourd’hui, les recherches génétiques d’une équipe internationale dirigée par le professeur Claire Spottiswoode, du département de zoologie de Cambridge et de l’Institut FitzPatrick d’ornithologie africaine de l’université du Cap, et par le professeur Michael Sorenson, de l’université de Boston, ont permis de réaliser une percée majeure, qui pourrait être une mauvaise nouvelle pour les parasites des œufs.
L’étude, publiée le 11 avril 2022, dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)., porte sur la génétique du mimétisme des œufs chez le pinson du coucou, une espèce qui adopte un mode de vie parasite des couvées et exploite de nombreuses espèces de fauvettes à travers l’Afrique.
Un Prinia à flancs fauves, une espèce hôte commune du Coucou, capturé en Zambie pour un échantillonnage génétique avec l’aide de l’assistant de terrain Tom Hamusikili. Crédit : Claire N. Spottiswoode
Selon l’étude, les pinsons coucous femelles héritent de leur mère leur capacité à imiter l’apparence des œufs de leurs hôtes, par le biais du chromosome W spécifique à la femelle (analogue au chromosome Y spécifique à l’homme).
Cet “héritage maternel” permet aux pinsons coucous d’éviter le risque d’hériter des mauvais gènes de mimétisme d’un père élevé par un hôte différent, ce qui a permis à des lignées distinctes de femelles de pinsons coucous de développer un mimétisme spécialisé des œufs de plusieurs espèces d’hôtes différentes. Ce mimétisme a permis à des lignées distinctes de femelles de coucous d’évoluer vers un mimétisme spécialisé de l’œuf de plusieurs espèces hôtes différentes. Ce mimétisme trompe les parents hôtes en acceptant un œuf parasite comme le leur plutôt que de le jeter hors du nid, et a donc été crucial pour le succès de ces oiseaux africains.
Mais les chercheurs pensent que cette “architecture génétique” de l’héritage maternel, établie de longue date, pourrait revenir hanter les pinsons coucous. Le Dr. Spottiswoode a déclaré :
“Dans cette course aux armements coévolutive particulière entre les espèces, la sélection naturelle a créé une épée à double tranchant”.
“Alors que l’héritage maternel a permis aux pinsons coucous d’exploiter de multiples espèces d’hôtes, il est probable que cela ralentisse leur capacité à développer des contre-adaptations à mesure que leurs hôtes développent de nouvelles défenses”.
“En particulier, les parasites sont confrontés à un défi de taille, car certaines espèces d’hôtes ont en retour évolué vers une étonnante diversité de couleurs et de motifs d’œufs, qui aident les hôtes à distinguer leurs propres œufs des imitations parasitaires.”
Mimétisme des œufs de prinia à flancs fauves par le Coucou.
Cette photographie montre des œufs de pinson de coucou (cercle du milieu) et de prinia à flancs fauves.une de ses espèces hôtes communes, la prinia à flancs fauves (cercle extérieur), révélant la diversité de la couleur de l’œuf de l’hôte et les “signatures” de motifs (une adaptation anti-parasite qui aide les parents hôtes à reconnaître leurs propres œufs) qui sont imitées par les “faux” œufs de coucou.
Les œufs du pinson du coucou (cercle du milieu) et d’une espèce hôte commune, le prinia à flancs fauves (cercle extérieur), sont montrés sur cette photographie, révélant la diversité des couleurs et des motifs des œufs de l’hôte qui sont imités par les ” faux ” œufs de pinson du coucou. Crédit : Claire N. Spottiswoode
Cependant, les pinsons coucous n’imitent pas les riches œufs vert olive (en haut à gauche) pondus par certaines femelles prinia à flancs fauves. La nouvelle étude suggère qu’une contrainte génétique chez les pinsons coucous pourrait expliquer leur incapacité apparente à imiter ce type d’œuf hôte.
Les données de terrain ont été recueillies sur un site d’étude dans le sud de la Zambie avec le Dr Wenfei Tong et le Dr Gabriel Jamie de l’Université de Cambridge et Ailsa Green, Silky Hamama, Ian Taylor et Collins Moya de la communauté environnante en Zambie.
Les pinsons coucous de cette région piègent quatre espèces différentes de fauvettes à effet dévastateur : si les parents hôtes ne détectent pas et n’enlèvent pas un œuf parasite dans leur nid, les jeunes pinsons coucous supplantent généralement les propres petits des hôtes, qui meurent rapidement de faim.
Pinson des marais et poussins de l’hôte. Le parasitisme de couvée est coûteux pour les hôtes car un poussin de pinson de coucou réclame de la nourriture très vigoureusement dès son éclosion, surpassant les propres poussins des parents hôtes (ici des cisticoles zittés) qui meurent généralement rapidement de faim. Crédit : Claire N. Spottiswoode
L’équipe a collecté ADN échantillons de 196 pinsons coucous provenant de 141 nids appartenant aux quatre espèces de fauvettes et a étudié la majorité d’entre eux en séquençant des milliers de segments courts à travers leurs génomes.
Dans leur lutte contre les faussaires, les fauvettes sont devenues des contrôleurs de qualité compétents, rejetant les œufs qui diffèrent des leurs en termes de couleur et de motif, et les quatre espèces ont développé la capacité de déposer des “signatures” uniques sur leurs propres œufs pour améliorer leur détection des intrus. Les prinias à flancs fauves, par exemple, pondent des œufs dont le fond est bleu, blanc, rouge ou vert olive, recouvert de divers motifs.
Les pinsons coucous ont réagi non seulement en développant un mimétisme des œufs de leurs différentes espèces hôtes, mais ils se sont également diversifiés pour imiter au moins une partie de la variation de type signature observée dans les œufs des différentes femelles de chaque espèce hôte.
L’équipe a établi que les deux capacités sont transmises par héritage maternel, validant finalement une hypothèse proposée pour la première fois en 1933 par des ornithologues qui se demandaient comment le coucou commun en Europe était capable d’imiter les œufs de plusieurs espèces hôtes différentes.
Les faussaires face à un avenir incertain ?
Les chercheurs pensent que les coucous sont maintenant confrontés à une lutte difficile car ils ne peuvent pas recombiner les différents traits de falsification développés par leurs différentes lignées familiales.
Par exemple, deux lignées différentes de mères de pinsons coucous ont évolué vers des œufs à fond bleu ou rouge, en réponse évolutive à une diversité similaire chez leurs hôtes prinia à flancs fauves, mais rien ne prouve qu’elles puissent créer le mélange précis de pigments nécessaire pour produire les œufs vert olive que certaines femelles hôtes peuvent produire.
Collins Moya (à gauche), co-auteur de l’étude, effectue des travaux de terrain dans les prairies du sud de la Zambie, en compagnie de Kiverness Moono (à droite), assistant de terrain. Crédit : Claire N. Spottiswoode
Dans une étude précédente, le professeur Spottiswoode a constaté qu’une proportion croissante d’œufs pondus par des hôtes prinia à flancs fauves sont vert olive, ce qui suggère que cela fait partie d’une lutte évolutive accélérée. Comme prévu, l’équipe a découvert que ces oiseaux hôtes transmettent leurs capacités de “signature de l’œuf” anti-fraude par un processus génétique différent (héritage bi-parental) de celui utilisé par les pinsons coucous. Spottiswoode a déclaré :
“Les pinsons coucous passent à côté d’une source puissante de nouveauté évolutive et cela pourrait s’avérer coûteux dans cette course aux armements en cours.”
Elle a ajouté : “La façon dont ils héritent de leur capacité à imiter les oeufs de l’hôte a un inconvénient en rendant probablement les défenses des piafs plus efficaces, et en limitant la capacité du parasite à répondre.
“Nous pourrions assister à l’émergence de signatures d’œufs infalsifiables qui pourraient forcer les pinsons coucous à se tourner vers d’autres espèces hôtes naïves. Ou bien les oiseaux parasites pourraient devenirde plus en plus dépendants de jeunes individus hôtes qui n’ont pas encore appris leur propre signature et sont mauvais pour repérer les œufs mal assortis.”
L’étude soutient que “la sélection des défenses de l’hôte a conduit les pinsons coucous à transférer le contrôle de l’apparence des œufs à la partie du génome héritée par la mère” il y a au moins 2 millions d’années.
Référence : “Genetic architecture facilitates then constrains adaptation in a host-parasite coevolutionary arms race” par Claire N. Spottiswoode, Wenfei Tong, Gabriel A. Jamie, Katherine F. Stryjewski, Jeffrey M. DaCosta, Evan R. Kuras, Ailsa Green, Silky Hamama, Ian G. Taylor, Collins Moya, et Michael D. Sorenson, 11 avril 2022, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2121752119
Cette recherche a été financée principalement par des bourses du Conseil de recherche en biotechnologie et sciences biologiques et de la Royal Society, ainsi que par la National Science Foundation.
