Évolution du vol, Comportement, Forme des ailes, Papillons, Biomécanique, Études de terrain

Les papillons présentent une très grande variation de formes et de couleurs d'ailes ainsi que des comportements de vol très variables en lien avec une diversité écologique exceptionnelle. Malgré le rôle probablement central que joue le vol dans l'évolution des papillons, les pressions de sélection influençant la diversité de leurs comportements de vol et de leurs morphologies restent largement méconnus. Cela principalement car le vol est un phénotype très complexe, impliquant une suite intégrée de traits comportementaux et morphologiques, qui évolue sous l'effet de pressions de sélection agissant parfois dans des directions opposées. Le vol est de plus difficile à quantifier en conditions naturelles et écologiquement pertinentes, limitant l'établissement de liens directs avec la fitness. Dans cette thèse, j'ai d'abord réalisé une revue de la littérature qui examine comment la biologie évolutive et l'aérodynamique peuvent être combinées pour étudier l'évolution de ce phénotype complexe, et identifier les processus sélectifs affectant la forme des ailes et le comportement de vol chez les papillons (chapitre I). En focalisant mes recherches sur le genre Morpho, j'ai ensuite combiné études évolutives de terrains et approches biomécaniques pour caractériser l'évolution des formes, des couleurs et du comportements de vol dans ce groupe de papillons iconique, pourtant encore peu étudié. Dans une étude expérimentale, j'ai testé l'effet des variations de formes d'ailes liées à leur dégradation naturelle. Ce travail a montré comment le comportement de vol peut être ajusté suite à l'altération des formes d'ailes, et permis d'identifier les zones des ailes subissant des contraintes aérodynamiques particulièrement fortes (chapitre II). J'ai ensuite analysé le rôle du comportement de vol dans le diversification des espèces de Morpho, et démontré que la spécialisation dans différents micro-habitats a résulté en une divergence adaptative du comportement de vol et des formes d'ailes, opposant un vol plané efficace chez les espèces vivants en canopée, et un vol battu puissant chez les espèces vivant dans les sous-bois (chapitre III). J'ai également étudié l'influence du micro-habitat sur l'évolution des performances de vol d'échappement ascendant, et montré que les individus des espèces de canopée sont plus efficaces lors de ce vol d'échappement, notamment du fait d'une cinématique de battements d'ailes et d'une morphologie différente (chapitre VI). Finalement, j'ai étudié les mécanismes permettant la coexistence entre espèces de Morpho fortement apparentées et phénotypiquement similaires vivant dans un même micro-habitat. En quantifiant l'activité de patrouille, les comportements de vol d'interactions mâle-mâle et mâle-femelle en conditions naturelles, j'ai montré que la similarité du signal coloré émis lors du vol de patrouille favorise l'émergence de la territorialité interspécifique et d'une ségrégation temporelle (chapitre V). Dans son ensemble, mon travail nous renseigne sur les diverses pressions de sélection influençant l'évolution du comportement de vol et de la morphologie des papillons Morpho, et nous éclaire plus généralement sur les mécanismes impliqués dans la diversification des animaux volants.