Diversité génétique, variation géographique et flux géniques chez quelques Lépidoptères Rhopalocères français

Henri Descimon (1) , Marie Zimmermann (1) , Emmanuel Cosson (1) , Bernard Barascud (1) , Gabriel Neve (1)

1 IRBI - Institut de recherche sur la biologie de l'insecte

We present here a comparative and synthetic study of the genetic structure of the populations of three French butterfly species, Proclossiana eunomia, Parnassius apollo and Euphydryas aurinia. Using allozyme electrophoresis, it is possible to estimate the level of genetic variation within and between populations of these species in various regions of France and neighbouring countries. These data also allow us to suggest an explanation of this variation: present functioning of populations and metapopulations, adaptation to foodplants and history of the European biomes during the last twenty millenia. Each of the presented cases presents a biogeographical specificity: very disjunct distribution of the “glacial relict” type (Proclossiana eunomia), widespread mountain species, presently in strong regression (Parnassius apollo), ecologically very diversified species (Euphydryas aurinia). Generally speaking, genetic variation is large at both local and regional scale in southern regions where the genetic structure follows a clear geographic structure. Northern populations show a lower genetic diversity and a confused genetic structure, with an isolation-by-distance effect lower or absent. This phenomenon is the most obvious in P. eunomia populations resulting from a deliberate introduction in northeastern Massif Central 25 years ago. In the case of E. aurinia, the adaptation to different foodplants plays a rôle in genetic differentiation and its geographic variation. These characteristics can be explained at least in part by the postglacial colonization of northern Europe from southern refugia where temperate and mediterranean biomes were concentrated during glacial times. This extension has been accompanied by a loss of genetic diversity and a variation without clearcut geographic organization. Otherwise, the very large ecological diversity of southern Europe has allowed and still allows a larger genetic differentiation within species. The northwards shift of species distribution associated with present climate change is therefore likely to cause a severe loss of genetic diversity within species.

Nous présentons une étude synthétique et comparative de la structure génétique des populations de trois papillons diurnes français, Proclossiana eunomia, Parnassius apollo et Euphydryas aurinia. Grâce à l’électrophorèse des allozymes, il a été possible d’estimer comparativement le niveau de variation génétique à l’intérieur des divers peuplements des espèces étudiées. Ces données permettent également de proposer des éléments d’explication de cette variation: fonctionnement actuel des populations et métapopulations, histoire des biomes ouest-européens au cours des vingt derniers millénaires. Chacun des cas étudiés possède une spécificité biogéographique: distribution de type „ relique glaciaire ” très disjointe (P. eunomia), espèce de montagne largement répandue, mais en forte régression (P. apollo), espèce très diversifiée écologiquement (E. aurinia). D’une manière générale, les populations méridionales montrent des variations importantes au niveau local et régional et présentent une structuration géographique nette. Les populations septentrionales montrent une diversité génétique plus faible et une structuration spatiale confuse, avec un effet d’isolement par la distance faible ou absent. Ce phénomène est le plus accusé pour les populations du Nord-Est du Massif Central de P. eunomia, qui résultent d’une introduction délibérée datant de 25 ans. Dans le cas d’ E. aurinia, l’adaptation à des plantes nourricières différentes est aussi liée à la différenciation génétique et à sa variation géographique. Ces caractéristiques peuvent être au moins partiellement expliquées par la colonisation postglaciaire du nord de l’Europe à partir des refuges méridionaux où les biomes tempérés et méditerranéens étaient concentrés pendant les glaciations. Cette colonisation s’est accompagnée d’une perte de diversité génétique et d’une variation sans structuration géographique nette. Par ailleurs, la diversification écologique très élevée du sud de l’Europe permet et a permis une plus grande diversification génétique. Le glissement vers le nord des aires de nombreuses espèces risque donc de s’accompagner d’une perte de diversité génétique.

Mots clés: genetic diversity; gene flow; geographic variation; refugia; butterflies

Mots clés: lépidoptères; diversité génétique; flux géniques; variation géographique; refuges

Domaines: Génétique des populations [q-bio.PE]; Evolution [q-bio.PE]

Henri Descimon, Marie Zimmermann, Emmanuel Cosson, Bernard Barascud, Gabriel Neve. Diversité génétique, variation géographique et flux géniques chez quelques Lépidoptères Rhopalocères français. Genetics Selection Evolution, 2001, ⟨10.1186/BF03500882⟩. ⟨hal-02367189⟩