Les jeunes écologues à l'honneur

La Société Française d’Ecologie est une association qui a pour ambition de fédérer les différents acteurs de l’étude de l’environnement en France afin d’encourager l’émulation scientifique et de donner plus de poids à la pa­role de la communauté des écologues face aux organismes privés et aux pouvoirs publics. En novembre dernier, elle remettait à Vincent Calcagno et Alexis Chaine le prix « Jeune Chercheur » destiné à récompenser un travail remarquable effectué au cours d’une thèse. Les lauréats décryptent pour Plume! le fruit de leurs étude.

Alexis Chaine

"Pendant ma thèse à Santa Cruz, en Cali­fornie, je travaillais sur des passereaux, les bruants noirs et blancs. Ce qui m’intéressait c’était les interactions entre indivi­dus et la façon dont ces interactions influencent l’évolution de certains traits, notamment la couleur du plumage car les couleurs sont as­sociées avec la variation entre populations et à terme avec la spéciation.

Chez les bruants noirs et blancs, en hiver, mâles et femelles sont marrons, mais au printemps, les mâles changent de couleur et deviennent noirs avec des taches blanches brillantes. Il y a énormément de variations dans les couleurs entre mâles et les couleurs sont souvent des signaux sociaux importants pour la séduction ou la défense du territoire.

Nous nous sommes vite rendu compte que, même si une femelle ne s’apparie qu’avec un seul mâle, parfois avant la fin de la ponte d’autres mâles arrivent à s’accoupler avec la femelle mais ils ne participent jamais aux soins aux jeunes une fois que la ponte est finie. C’est un phénomène fréquent chez les passereaux : en moyenne 15 à 20 % des poussins sont conçus par d’autres mâles que ceux qui s’en occupent. Mais chez le bruant noir et blanc, cette proportion dépasse un tiers des poussins, il y a donc beaucoup de conflits entre mâles pour attirer une femelle et pour la défendre.

La question que je me suis posée est donc : comment, avec tous ces conflits, la sélection influence-t-elle les signaux sociaux ?
L’étude a duré plusieurs années mais j’ai commencé à regarder les données très tôt et j’ai trouvé que les femelles avaient des pré­férences très claires vis-à-vis des couleurs des mâles. Mais à la fin de l’étude, les patrons que j’avais observés la première année avaient dis­paru. Donc j’ai regardé année par année pour comprendre ce qui s’était passé et j’ai vu que la sélection variait énormément d’une année à l’autre : une année les mâles très noirs avec de grandes taches blanches étaient favorisés, une autre année les femelles ne font pas vrai­ment attention à la couleur du mâle, et d’autre fois on peut même voir des patrons avec une nette préférence pour les petites taches. Sur ces deux traits là, on a des changements de préférences. Donc les traits que les femelles choisissent d’une année sur l’autre sont très différents et un mâle doit avoir tous ces traits-là pour plaire. Cela peut expliquer pourquoi on peut détecter de la sélection très forte sur une année et ne pas observer de changement dans les populations au cours d’une longue période d’étude.

Dans la sélection sexuelle, on a toujours cru que la sélection était toujours la même chaque année. Ici, on apprend que les femelles ont un comportement plus riche et complexe qu’on ne le pensait avant et que ce changement réduit la sélection nette sur les mâles.

On en sait peu sur les facteurs écologiques qui influencent les préférences des femelles. Il peut y avoir des corrélations entre certains traits des mâles et la capacité à trouver de la nourriture, à construire le nid ou à effrayer certains préda­teurs dont l’abondance varie d’une année sur l’autre. Ces résultats ont ouvert de nouvelles perspectives et il reste encore pas mal de travail pour élucider ces questions !"

Vincent Calcagno

"J’ai commencé mes études de biologie à Nice. A l’époque, mon trip, c’était le milieu tropical et la forêt équatoriale. Puis j’ai bougé à Montpellier, j’ai fait des rencontres, découvert la biologie évolutive et peu à peu, je me suis plus intéressé à l’aspect conceptuel des choses. J’ai donc fait de la modélisation pour comprendre comment des espèces en compétition peuvent coexister.

Quand on observe une communauté naturelle, on s’intéresse aux raisons qui permettent la coexistence des espèces : qu’est-ce qui empêche qu’une espèce, parce qu’elle est plus efficace, n’exclue toutes les autres ? En général, on cherche des différences dans la manière dont les espèces utilisent l’environnement, le type de ressources qu’elles consomment, les prédateurs qui les attaquent, en bref : on cherche des différences écologiques. Mais il existe une autre possibilité : des espèces qui ne sont pas différentes du point de vue écologique peuvent coexister si leur habitat est structuré dans l’espace, par exemple s’il y a des portions d’habitat favorables séparées par des habitats défavorables. On a alors des populations isolées qui sont connectées entre elles par un phénomène qu’on appelle la dispersion : le déplacement d’individus entre populations.

Dans cette situation, deux espèces peuvent coexister simplement parce que l’une est douée pour disperser beaucoup tandis que l’autre est particulièrement performante au sein de chaque population. On connaît cette idée sous le nom de « compromis entre colonisation et compétition. » Chez les plantes par exemple, il y a un compromis entre la taille et le nombre des graines. Plus il y a de graines produites, meilleure est la dispersion vers les habitats vacants, mais les graines sont petites, et donc moins compétitives face aux grosses graines. à un endroit donné les espèces à grosses graines vont exclure les espèces à petites graines, mais ces dernières peuvent échapper à la compétition en colonisant d’autres habitats.

Quand j’ai commencé ma thèse, ce modèle venait d’être très critiqué car il faisait de grosses hypothèses simplificatrices. Un point était particulièrement soulevé : lorsqu’une plante est installée à un endroit, elle peut être protégée de la compétition du simple fait qu’elle est installée ; c’est ce qu’on appelle la préemption compétitive. En gros, être le premier quelque part confère un avantage, même contre un meilleur compétiteur. Une étude théorique avait montré qu’en incluant cette préemption toute coexistence devenait impossible et le titre de l’article en question suggérait carrément que l’ancien modèle était mort.
J’ai donc entrepris de construire un modèle plus général permettant de faire varier le niveau de préemption compétitive entre « aucune préemption », qui était le modèle classique, et la situation inverse où la préemption est totale. On a ainsi pu montrer qu’il y a un niveau de préemption intermédiaire qui est optimal pour la coexistence, cette dernière pouvant même être plus facile encore que dans le modèle original. C’est le résultat principal qui est ressorti de ce travail, et qui a en quelque sorte réhabilité un modèle théorique simple et intuitif. C’est en partie pour ça, je pense, qu’il a reçu un accueil favorable.
Depuis, cette étude a connu plusieurs développements mais je suis passé à autre chose. Aujourd’hui, je suis post-doc à l’université McGill de Montréal, où je m’intéresse aux relations trophiques entre espèces, comme la prédation. Ça reste de la modélisation… En ce moment, pour moi, les forêts tropicales c’est plus un projet de vacances que de recherche ! Je veux creuser le côté conceptuel des choses avant de m’attaquer aux aspects pratiques. »

Propose recueillis par Pierre-Jean Malé

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