Certains papillons monarques ne migrent pas

Les monarques sont surtout connus pour leur incroyable migration à longue distance depuis le nord du Canada jusqu'à leurs aires d'hivernage au Mexique. Mais saviez-vous que ces papillons monarques d'Amérique du Nord sont les seuls à migrer?

Les papillons monarques (Danaus plexippus) vivent également en Amérique centrale et du Sud, dans les Caraïbes, en Australie et même dans certaines parties de l'Europe et de la Nouvelle-Guinée. Mais tous ces monarques sont sédentaires, ce qui signifie qu'ils restent au même endroit et ne migrent pas.

Les scientifiques ont longtemps émis l'hypothèse que les monarques migrateurs nord-américains descendaient d'une population sédentaire et que ce groupe de papillons avait développé la capacité de migrer. Mais une étude génétique récente suggère que le contraire peut être vrai.

Des chercheurs de l'Université de Chicago ont cartographié le génome du monarque et croient avoir identifié le gène responsable du comportement migratoire des papillons nord-américains. Les scientifiques ont comparé plus de 500 gènes chez les papillons monarques migrateurs et non migrateurs, et ont découvert un seul gène qui est constamment différent dans les deux populations de monarques. Un gène connu sous le nom de collagène IV α-1, qui est impliqué dans la formation et la fonction des muscles de vol, est exprimé à des niveaux considérablement réduits chez les monarques migrateurs. Ces papillons consomment moins d'oxygène et ont des taux métaboliques inférieurs pendant les vols, ce qui les rend plus efficaces. Ils sont mieux équipés pour les voyages longue distance que leurs cousins ​​sédentaires. Les monarques non migrateurs, selon les chercheurs, volent plus vite et plus fort, ce qui est bon pour les vols à court terme mais pas pour un voyage de plusieurs milliers de kilomètres.

L'équipe de l'Université de Chicago a également utilisé cette analyse génétique pour examiner l'ascendance du monarque et a conclu que l'espèce provenait en fait de la population migratrice d'Amérique du Nord. Ils croient que les monarques se sont dispersés à travers les océans il y a des milliers d'années et que chaque nouvelle population a perdu son comportement migratoire de manière indépendante.

_Sources:

• _{Papillon monarque, Danaus plexippus Linnaeus, par Andrei Sourakov, Université de Floride IFAS Extension. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{Les secrets génétiques du papillon monarque dévoilés, University of Chicago Medicine, 2 octobre 2014. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}

Les bénévoles - des citoyens ordinaires qui s'intéressent aux papillons - ont fourni une grande partie des données qui ont aidé les scientifiques à apprendre comment et quand les monarques migrent en Amérique du Nord. Dans les années 40, le zoologiste Frederick Urquhart a développé une méthode de marquage des papillons monarques en apposant une petite étiquette adhésive sur l'aile. Urquhart espérait qu'en marquant les papillons, il aurait un moyen de suivre leurs voyages. Lui et sa femme Nora ont étiqueté des milliers de papillons, mais se sont vite rendu compte qu'ils auraient besoin de beaucoup plus d'aide pour étiqueter suffisamment de papillons pour fournir des données utiles.

En 1952, les Urquharts ont recruté leurs premiers citoyens scientifiques, des bénévoles qui ont aidé à étiqueter et à libérer des milliers de papillons monarques. Les personnes qui ont trouvé des papillons étiquetés ont été invitées à envoyer leurs trouvailles à Urquhart, avec des détails sur quand et où les monarques ont été trouvés. Chaque année, ils recrutaient plus de bénévoles, qui à leur tour marquaient plus de papillons, et lentement, Frederick Urquhart a commencé à cartographier les chemins migratoires suivis par les monarques à l'automne. Mais où allaient les papillons?

Enfin, en 1975, un homme du nom de Ken Brugger a appelé les Urquharts du Mexique pour signaler l'observation la plus importante à ce jour. Des millions de papillons monarques ont été rassemblés dans une forêt du centre du Mexique. Plusieurs décennies de données recueillies par des volontaires avaient conduit les Urquharts vers les aires d'hivernage auparavant inconnues des papillons monarques.

Bien que plusieurs projets de marquage se poursuivent aujourd'hui, il existe également un nouveau projet de science citoyenne qui vise à aider les scientifiques à apprendre comment et quand les monarques reviendront au printemps. Grâce à Journey North, une étude en ligne, les bénévoles signalent le lieu et la date de leurs premières observations de monarques au printemps et en été.

Êtes-vous intéressé à vous porter volontaire pour collecter des données sur la migration des monarques dans votre région? Pour en savoir plus: Bénévole avec un projet scientifique monarque citoyen.

_Sources:

• _{Dr Fred Urquhart - In Memoriam, Monarch Watch, Université du Kansas. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{Marquage des monarques, Monarch Watch, Université du Kansas. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{Les voies de migration migratoire automnale des papillons monarques dans l'est de l'Amérique du Nord révélées par des citoyens scientifiques, Elizabeth Howard et Andrew K. Davis, Journal of Insect Conservation, 2008. (PDF) Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{Documenter les mouvements printaniers des papillons monarques avec Journey North, une science citoyenne Programme, par Elizabeth Howard et Andrew K. Davis. Dans Monarch Butterfly Biology & Conservation, par Karen Suzanne Oberhauser et Michelle J. Solensk.}

La découverte de la destination des papillons monarques chaque hiver a immédiatement soulevé une nouvelle question: comment un papillon trouve-t-il son chemin vers une forêt isolée, à des milliers de kilomètres, s'il n'y a jamais été avant?

En 2009, une équipe de scientifiques de l'Université du Massachusetts a découvert une partie de ce mystère en montrant comment un papillon monarque utilise ses antennes pour suivre le soleil. Pendant des décennies, les scientifiques ont cru que les monarques devaient suivre le soleil pour trouver leur chemin vers le sud, et que les papillons ajustaient leur direction alors que le soleil traversait le ciel de l'horizon à horizon.

Les antennes d'insectes ont longtemps été considérées comme récepteurs pour signaux chimiques et tactiles. Mais les chercheurs de l'UMass soupçonnaient qu'ils pourraient également jouer un rôle dans la façon dont les monarques traitaient les signaux lumineux lors de la migration. Les scientifiques ont placé des papillons monarques dans un simulateur de vol et retiré les antennes d'un groupe de papillons. Tandis que les papillons avec des antennes volaient vers le sud-ouest, comme d'habitude, les monarques sans antennes ont follement dérapé.

L'équipe a ensuite étudié l'horloge circadienne dans le cerveau du monarque - les cycles moléculaires qui répondent aux changements de la lumière du soleil entre la nuit et le jour - et a constaté qu'il fonctionnait toujours normalement, même après l'élimination du papillon antennes. Les antennes semblaient interpréter les signaux lumineux indépendamment du cerveau.

Pour confirmer cette hypothèse, les chercheurs ont à nouveau divisé les monarques en deux groupes. Pour le groupe témoin, ils ont recouvert les antennes d'un émail transparent qui permettrait toujours à la lumière de pénétrer. Pour le test ou le groupe variable, ils ont utilisé de la peinture émaillée noire, bloquant efficacement les signaux lumineux d'atteindre les antennes. Comme prévu, les monarques aux antennes dysfonctionnelles ont volé dans des directions aléatoires, tandis que ceux qui pouvaient encore détecter la lumière avec leurs antennes ont maintenu le cap.

Mais il devait y avoir plus que simplement suivre le soleil, car même par temps extrêmement couvert, les monarques continuaient à voler vers le sud-ouest sans faute. Les papillons monarques pourraient-ils également suivre le champ magnétique terrestre? Les chercheurs de l'UMass ont décidé d'étudier cette possibilité et, en 2014, ils ont publié les résultats de leur étude.

Cette fois, les scientifiques ont placé des papillons monarques dans des simulateurs de vol avec des champs magnétiques artificiels, afin de pouvoir contrôler l'inclinaison. Les papillons ont volé dans leur direction sud habituelle, jusqu'à ce que les chercheurs inversent l'inclinaison magnétique - puis les papillons ont fait volte-face et ont volé vers le nord.

Une dernière expérience a confirmé que cette boussole magnétique dépendait de la lumière. Les scientifiques ont utilisé des filtres spéciaux pour contrôler les longueurs d'onde de la lumière dans le simulateur de vol. Lorsque les monarques ont été exposés à la lumière dans la gamme spectrale ultraviolette A / bleu (380 nm à 420 nm), ils sont restés sur leur route vers le sud. La lumière dans la gamme de longueurs d'onde au-dessus de 420 nm a fait voler les monarques en cercles.

_{La source:}

• _{Les horloges circadiennes antennes coordonnent l'orientation du compas solaire chez les papillons monarques migrateurs, Christine Merlin, Robert J. Gegear et Steven M. Reppert, Science 25 septembre 2009: vol. 325. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{Papillon «GPS» trouvé dans les antennes, par Judith Burns, BBC News, 25 septembre 2009. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{Les scientifiques montrent que les papillons monarques utilisent une boussole magnétique pendant la migration, par Jim Fessenden, UMass Medical Schools, 24 juin 2014. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}

Grâce à des décennies de marquage des enregistrements et des observations de chercheurs et de passionnés des monarques, nous savons beaucoup de choses sur la façon dont les monarques gèrent un tel migration d'automne longue.

En mars 2001, un papillon marqué a été récupéré au Mexique et signalé à Frederick Urquhart. Urquhart a vérifié sa base de données et a découvert que ce monarque mâle chaleureux (tag # 40056) était à l'origine tagué sur l'île Grand Manan, Nouveau-Brunswick, Canada, en août 2000. Cet individu a parcouru un record de 2 750 milles et a été le premier papillon marqué dans cette région du Canada qui a été confirmé pour terminer le voyage vers le Mexique.

Comment un monarque peut-il parcourir une distance aussi incroyable sur des ailes aussi délicates? Les monarques migrateurs sont des experts en vol à voile, laissant les vents arrière et les fronts froids dominants les pousser sur des centaines de kilomètres. Plutôt que de dépenser de l'énergie en battant des ailes, ils côtoient les courants d'air, corrigeant leur direction au besoin. Des pilotes d'avions à voile ont signalé avoir partagé le ciel avec des monarques à une altitude pouvant atteindre 11 000 pieds.

Lorsque les conditions sont idéales pour l'envol, les monarques en migration peuvent rester en l'air jusqu'à 12 heures par jour, couvrant des distances allant jusqu'à 200 à 400 miles.

_Sources:

• _{"Papillon monarque, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae), "par Thomas C. Emmel et Andrei Sourakov, Université de Floride. Encyclopédie de l'entomologie, 2^{Dakota du Nord} édition, édité par John L. Capinera.}
• _{Monarch Tag & Release, Site Web du Virginia Living Museum. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}
• _{La plus longue migration de monarques - Le vol record, Journey North. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}

On pourrait penser qu'une créature qui vole sur plusieurs milliers de kilomètres dépenserait beaucoup d'énergie en ce faisant, et donc arriver à la ligne d'arrivée beaucoup plus léger que lorsqu'il a commencé son voyage, droite? Ce n'est pas le cas pour le papillon monarque. Les monarques prennent en fait du poids au cours de leur longue migration vers le sud et arrivent au Mexique plutôt dodus.

Un monarque doit arriver à l'habitat d'hivernage du Mexique avec suffisamment de graisse corporelle pour passer l'hiver. Une fois installé dans la forêt d'oyumel, le monarque restera au repos pendant 4 à 5 mois. À part un vol bref et rare pour boire de l'eau ou un peu de nectar, le monarque passe l'hiver entouré de millions d'autres papillons, se reposant et attendant le printemps.

Alors, comment un papillon monarque prend-il du poids pendant un vol de plus de 2 000 milles? En économisant l'énergie et en se nourrissant autant que possible en cours de route. Une équipe de recherche dirigée par Lincoln P. Brower, un expert monarque de renommée mondiale, a étudié comment les monarques se nourrissent pour la migration et l'hivernage.

À l'âge adulte, les monarques boivent du nectar de fleur, qui est essentiellement du sucre, et le convertissent en lipide, qui fournit plus d'énergie par poids que le sucre. Mais la charge lipidique ne commence pas à l'âge adulte. Les chenilles du monarque se nourrissent constammentet accumulent de petites réserves d'énergie qui survivent largement à la nymphose. Un papillon nouvellement émergé possède déjà des réserves d'énergie initiales sur lesquelles construire. Les monarques migrants construisent leurs réserves d'énergie encore plus rapidement, car ils sont dans un état de diapause reproductrice et ne dépensent pas d'énergie pour s'accoupler et se reproduire.

Les monarques migrateurs se rassemblent avant de commencer leur voyage vers le sud, mais ils s'arrêtent également fréquemment pour se nourrir en cours de route. Tomber sources de nectar sont extrêmement importants pour le succès de leur migration, mais ils ne sont pas particulièrement pointilleux sur l'endroit où ils se nourrissent. Dans l'est des États-Unis, toute prairie ou champ fleuri fonctionnera comme une station de ravitaillement pour les monarques en migration.

Brower et ses collègues ont noté que la conservation des plantes de nectar au Texas et dans le nord du Mexique peut être cruciale pour soutenir la migration des monarques. Les papillons se rassemblent dans cette région en grand nombre, se nourrissant de bon cœur pour augmenter leurs réserves lipidiques avant de terminer la dernière étape de la migration.

_Sources:

• _{"Papillon monarque, Danaus plexippus L. (Lepidoptera: Danaidae), "par Thomas C. Emmel et Andrei Sourakov, Université de Floride. Encyclopédie de l'entomologie, 2^{Dakota du Nord} édition, édité par John L. Capinera.}
• _{Alimenter la migration automnale du papillon monarque, Lincoln P. Brower, Linda S. Fink et Peter Walford, Biologie intégrative et comparative, Vol. 46, 2006. Consulté en ligne le 8 juin 2015.}