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Freaky Friday Parasite

Qui prend la mouche n’est pas barré

Zèbre
Voici la transcription de ma chronique pour l'émission 464 de Podcast Science dédiée aux rayures.


Comment répondriez-vous à la célèbre question suivante : Les zèbres sont-ils blancs à rayures noires ou noirs à rayures blanches ?
D’allure absurde, cette question n’en est pas moins une légitime considération biologique car il existe une réponse correcte et une réponse à rayer. En effet, les zèbres sont noirs à rayures blanches. Noir sur blanc, on nous ment, blanc sur noir, c’est la gloire ! Pour s’en convaincre, plusieurs preuves s’offrent à nous, à commencer par l’observation de leur peau. En effet, les zèbres ont un pelage de poils courts sous lequel se dissimule une peau totalement noire.

peau noire de zèbre(via brainscoop)

C’est le même phénomène étonnant qui nous surprenait lors de ma chronique sur le vert (épisode 457), où je vous présentais la peau noire… des ours polaires :

Ours polaire rasé
Mais rien d’évident au demeurant car si l’on rase la fourrure d’un tigre, on découvrira bel et bien une peau striée en noir et blanc (comme si la fourrure du tigre dissimulait un zèbre en dessous) :

Peau de tigre zébrée
Chez le zèbre le derme accumule déjà de la mélanine pour le rendre obscur et certaines zones de pelages vont également accumuler ce pigment alors que d’autres en seront dépourvus et délimiteront des motifs rayés blanc. Ce phénomène est particulièrement évident lorsque l’on tombe sur de très rares zébreaux (ou zébrons) arborant des défauts de mise en place des rayures blanches et qui apparaissent alors comme tachetés de blancs sur fond noir (enfin brun initialement chez les poulains zèbres). Un seul exemple à été observé dans la nature à vrai dire, un zébron surnommé Tira et vivant dans la réserve du Serengeti, au Kenya.

Tira le zebron tachetéTira le zebron tacheté
Bien que satisfaisante, la réponse à cette question n’assouvit pas complètement notre curiosité concernant ces zébrures et une autre interrogation vient vite nous taquiner : pourquoi donc les zèbres sont-ils rayés ?

C’est un sujet qui a fasciné et divisé la communauté scientifique depuis au moins 150 ans, et les hypothèses se bousculent au portillon. Ainsi, à en croire la littérature scientifique sur le sujet, les rayures des zèbres pourraient leur servir de camouflage, de perturbation visuelle contre leurs prédateurs, de signal aposématique pour prévenir du danger qu’encourt leurs assaillants, de système de refroidissement, de signal de reconnaissance entre membres d’un même troupeau ou enfin de moyen de défense contre des mouches suçeuses de sang.
Bien que parfois farfelues, chaque proposition a été l’objet de rigoureux tests expérimentaux pour discriminer celle qui allait s’avérer correspondre à la réalité.

Prenez l’hypothèse de la thermorégulation par exemple, qui s’intéresse à la capacité des zébrures d’offrir une sorte de climatisation externe. En 2016, une équipe de recherche a investigué le phénomène en drapant des barils de différents pelages d’animaux : vache noire, vache blanche, vache grise et zèbres.

Horváth et al., 2018
Le résultat est sans appel : une peau zébrée refroidit aussi bien qu’une peau grise et moins bien qu’une peau uniformément blanche…

Même rejet d’hypothèse pour l’effet de trouble sensoriel ou de camouflage que pourrait offrir ces motifs rayés : une autre étude de 2016 déterminait que lions et hyènes, principaux prédateurs des zèbres, n’était pas capables de discriminer les rayures à leur distance usuelle d’approche (en gros, il les voient flous et gris).

Melin et al., 2016Melin et al., 2016
La communauté a donc raturé une à une chacune de ces hypothèses, pour aboutir à celle qui résiste le mieux aux assauts expérimentaux répétés : l’explication antiparasitaire.

Quelle drôle de mouche ont piqué les scientifiques, penseront certains auditeurs. Et c’est précisément la piste qu’ont suivi certains chercheurs depuis des décennies : celle des mouches hématophages. Il s’agit de diverses mouches microprédatrices qui prélèvent des repas de sang sur de nombreuses victimes et vous connaissez déjà certainement : taons, mouches tsé tsé, mouches à myiases, etc. En plus de leurs douloureuses morsures, ces insectes sont des vecteurs exemplaires pour propager de nombreux parasites et développer des maladies graves comme la trypanosomiase, la peste ou la grippe équine. Les zèbres sont particulièrement bolossés par ces mouches parce que leur poil est rudement court.
L’effet hypothétique des zébrures sur ces nuisibles volants a été formalisé dès les années 80 avec le constat que, bien que dotés de fantastiques mirettes à multiples facettes, ces mouches semblent avoir des difficultés à atterrir sur des surfaces striées.

Taon
L’hypothèse a gagné en crédibilité lorsqu’en 2014, Tim Caro, un spécialiste des rayures de zèbres, réalisait un parallèle intrigant entre trois informations. L’intensité des zébrures, notamment sur les pattes, la répartition géographique de différentes espèces de zèbres et proches parents, et celle des principaux vecteurs de parasites : les taons et les mouches tsé tsé.

Caro et al., 2014Caro et al., 2014
Tim Caro faisait ainsi l’observation que les espèces de zèbres aux pattes striées vivaient sur des territoires où cohabitent simultanément des taons et des mouches tsé tsé.
Mais vous connaissez l’adage : corrélation ne signifie pas relation de cause à effet. Pour parvenir à cette conclusion, Tim Caro a cherché à filmer le comportement de mouches hématophages s’approchant de zèbres.

Trajectoires d'atterrissage de taon sur cheval ou zèbre
Après plusieurs essais, et de nombreuses analyses statistiques, le résultat suggère que les rayures des zèbres perturbent l’atterrissage des taons. Il semble notamment que les mouches ne décélèrent pas lorsqu'elles approchent une surface striée, et vont donc manquer leur cible ou carrément s’écraser et rebondir sur la peau de l’animal… Si elles étaient sur l’autoroute, bonjour les catastrophes pour prendre une sortie sans ralentir à l’approche d’un zebra sur le bitume…

Mais est-ce que cela apporte une véritable protection contre les morsures ? Pour s’en assurer, Tim Caro n’a pas hésité à jouer les transformistes. Il s’est tout d’abord vêtu d’une panoplie zébrée pour comparer le nombre de mouches qu’il attirait par rapport à une panoplie de couleur uniforme, pour constater qu’il récoltait moins de mouches quand il était rayé.

Tim Caro déguisé en zèbre
Mais il a surtout adapté ce genre d’expériences à des chevaux. En les vêtissant de couvertures uniformément blanche, noire ou zébrée, il a pu constater l’efficacité des rayures pour diminuer drastiquement l'atterrissage des mouches.

Cheval déguisé en zèbreImpact des zèbrures sur récolte de mouches hématophages
D’autres chercheurs ont fait le rapprochement entre ces résultats chez les équidés, et les pratiques de peintures corporelles arborant des rayures chez différentes populations humaines, en Afrique, Australie et Nouvelle Guinée.

rayures chez différentes populations humaines, en Afrique, Australie et Nouvelle Guinée
Une étude de 2019 a ainsi démontré l’efficacité de ces motifs pour diminuer l’attractivité vis-à-vis des mouches hématophages.

Perception de rayures sur modèles
Cela a même convaincu certains éleveurs de peindre leur bétail pour les grimer en zèbres, avec des résultats plutôt encourageants.

Bovin peint en zèbre
Sachant que d’autres éleveurs au Botswana ont testé avec succès l’effet de motifs en forme d’yeux peints sur la croupe de leurs bovins…

Motifs d'yeux sur fesses de vacheMotifs sur fesses de vacheEffets des motifs peints sur fesses de vache sur la prédation
… si d’aventure vous croisez un drôle de zèbre avec des yeux à l’avant et à l’arrière, vous saurez qu’il s’agit d’une vache particulièrement bien protégée ! 

Références :
Caro, T., Izzo, A., Reiner, R. C., Walker, H., & Stankowich, T. (2014). The function of zebra stripes. Nature Communications, 5(1), 3535. https://doi.org/10.1038/ncomms4535
Caro, T., Argueta, Y., Briolat, E. S., Bruggink, J., Kasprowsky, M., Lake, J., Mitchell, M. J., Richardson, S., & How, M. (2019). Benefits of zebra stripes : Behaviour of tabanid flies around zebras and horses. PLOS ONE, 14(2), e0210831. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0210831
Horváth, G., Pereszlényi, Á., Száz, D., Barta, A., Jánosi, I. M., Gerics, B., & Åkesson, S. (2018). Experimental evidence that stripes do not cool zebras. Scientific Reports, 8(1), 9351. https://doi.org/10.1038/s41598-018-27637-1
Horváth, G., Pereszlényi, Á., Åkesson, S., & Kriska, G. (2019). Striped bodypainting protects against horseflies. Royal Society Open Science, 6(1), 181325. https://doi.org/10.1098/rsos.181325
Kojima, T., Oishi, K., Matsubara, Y., Uchiyama, Y., Fukushima, Y., Aoki, N., Sato, S., Masuda, T., Ueda, J., Hirooka, H., & Kino, K. (2019). Cows painted with zebra-like striping can avoid biting fly attack. PLOS ONE, 14(10), e0223447. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0223447
Melin, A. D., Kline, D. W., Hiramatsu, C., & Caro, T. (2016). Zebra stripes through the eyes of their predators, zebras, and humans. PLOS ONE, 11(1), e0145679. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0145679
Radford, C., McNutt, J. W., Rogers, T., Maslen, B., & Jordan, N. (2020). Artificial eyespots on cattle reduce predation by large carnivores. Communications Biology, 3(1), 430. https://doi.org/10.1038/s42003-020-01156-0
Waage, J. K. (1981). How the zebra got its stripes—Biting flies as selective agents in the evolution of zebra coloration. Journal of the Entomological Society of Southern Africa, 44(2), 351‑358. https://doi.org/10.10520/AJA00128789_3800 

Liens

Zèbre blanc sur noir
Zebra Bits
TYWKIWDBI ("Tai-Wiki-Widbee"): Zebra foal spotted
Rare polka-dotted zebra foal photographed in Kenya

Hypothèse anti-prédation
To Lions, Zebras Are Mostly Gray - The Atlantic

Hypothèse antiparasitaire
The secret of zebra stripes solved—or so scientists say
The Surprising Reason Zebras Have Stripes
Striped Bodypaintings Deter Blood-Sucking Flies: Study
Zebra's stripes are a no fly zone for flies

Mécanisme développemental de la mise en place des zébrures
How the Zebra REALLY Got Its Stripes
How the zebra got its stripes: When maths and molecules collide — Genetics Unzipped
How the zebra got its stripes, with Alan Turing | Mosaic

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