Seasonal polyphenism, temperature-induced plasticity and thermal stress adaptation in the tropical butterfly species Bicyclus dorothea (Cramer, 1779) across different regions of Cameroon

Abstract

Les variations environnementales observées au cours des saisons peuvent être à l’origine des changements de certains traits phénotypiques chez certains organismes. Sous les tropiques, ces variations environnementales sont caractérisées par une alternance des saisons sèches et pluvieuses pouvant induire des variations morphologiques ou physiologiques chez les ectothermes. Ces changements environnementaux se sont accentués au cours des trois dernières décennies en raison de l'accélération des phénomènes liés aux changements climatiques auxquels les espèces tropicales sont vulnérables. L’accommodation au stress thermique est structurée par les conditions environnementales expérimentées par les individus tout au long de leur ontogenèse. A ce titre, les ectothermes vivant dans les paysages à faible variation thermique, tels que les forêts tropicales, peuvent donc être plus vulnérables aux impacts du réchauffement climatique que les espèces des paysages soumis à de fortes fluctuations thermiques. Le présent travail examine quelques aspects de la bioécologie du papillon Bicyclus dorothea (Cramer, 1779), le rôle des types de paysages sur le polyphénisme saisonnier des différentes populations de ce papillon et la plasticité phénotypique induite par la température au laboratoire. Il est également question d’évaluer la capacité de différentes populations de B. dorothea à résister à des températures stressantes imposées dans les conditions de laboratoire. Un suivi a été mené dans trente-deux localités du Cameroun pour connaître un peu plus la bio écologie de B. dorothea. Les variations morphologiques saisonnières des adultes de B. dorothea ont été évaluées en mesurant certains paramètres alaires tels que le diamètre des ocelles et la longueur des ailes dans quatre localités (Ako, Ndikiniméki, Mbalmayo et Somalomo) sur une période de deux ans (2015-2016). En outre, cette étude a également porté sur la variation phénotypique de certains traits de vie et de la morphologie des ailes chez des individus de chaque population élevée sous trois régimes de températures constantes (22, 26 et 30°C). L’analyse de la norme de réaction a été utilisée pour vérifier si la plasticité phénotypique observée dans les conditions naturelles était conservée lorsque les individus étaient élevés dans des conditions de laboratoire. La résistance au stress thermique a été analysée en mesurant les caractéristiques physiologiques telles que les températures minimales et maximales critiques (Ctmin et Ctmax), « le heat knock down » et le temps de réveil après exposition des papillons adultes à la chaleur. Un ensemble d’outils statistiques tels que l’analyse en composantes principales, l’analyse de variances ont été utilisés pour quantifier les réponses plastiques de chaque population aux conditions environnementales. Le suivi biologique a révélé que B. dorothea est largement répandu au Cameroun, dans divers types de forêts de basses et moyennes altitudes. Dans la nature, un polyphénisme saisonnier de la morphologie des ailes a été observé chez toutes les populations étudiées. Les populations des écotones ont montré une forte variation phénotypique du diamètre de leurs ocelles alaires par rapport aux populations des paysages forestiers. En effet, les individus présentent des ocelles plus larges pendant la saison des pluies alors qu’en saison sèche ces ocelles sont très réduits. La plasticité phénotypique induite par la température a montré que certains traits de vie ont été conservés dans la gamme de températures de développement au laboratoire chez toutes les populations testées. En ce qui concerne la tolérance thermique, les individus de la deuxième génération issus des écotones présentent des limites thermiques supérieures (Ctmax) plus élevées (environ 3°C de plus) que les individus provenant de forêts; la même tendance a été observée pour le « heat knock down » et le temps de réveil après le stress thermique. Les limites thermiques inférieures (Ctmin) ont également été plus faibles pour les populations des écotones (environ 1ºC de plus) mais ne présentaient pas une variabilité statistiquement significative.La présente étude a démontré que la réponse plastique et la tolérance thermique de différentes populations de B. dorothea sont spécifiques à chaque population ainsi qu’au type de paysage. Les populations de B. dorothea des paysages au climat très fluctuant sont plus plastiques que celles de forêts au climat plus stable. Ces résultats peuvent être étendus à d’autres ectothermes vivant dans les zones tropicales et sont importants, car ils aident à mieux comprendre les effets néfastes des changements climatiques en cours sur les populations d’insectes en Afrique centrale.