Diversité des épinoches du lac de Constance: une énigme résolue
(Keystone-ATS) Les populations d’épinoches du lac de Constance ont décuplé ces dernières années. Une énigme qui pourrait s’expliquer par la génétique, selon une étude de l’Institut de recherche sur l’eau Eawag.
La plupart des pêcheurs n’accordent guère d’attention à l’épinoche. Elle est trop petite et trop épineuse pour servir de repas. Mais au lac de Constance, leur nombre a tellement augmenté que ces poissons obstruent parfois les filets de pêche, a indiqué l’Eawag dans un communiqué.
Un problème relativement nouveau, car historiquement parlant, les épinoches n’étaient pas présentes dans le bassin versant du lac de Constance. Elles furent introduites par l’homme au XIXe siècle, à une époque où les épinoches mâles richement colorées étaient appréciées comme poissons d’ornement.
Aujourd’hui, les épinoches sont non seulement extrêmement répandues dans le lac de Constance, mais leur longueur atteint fréquemment jusqu’à onze centimètres. Des plaques osseuses épaisses sur les côtés du corps et de longues épines sur le dos et le ventre forment une carapace pour les protéger des poissons prédateurs et des oiseaux piscivores.
Spéciation précoce
Ole Seehausen, de l’Eawag, a commencé l’étude de cette épinoche il y a plus de dix ans, dans le cadre de stages avec des étudiants en biologie de l’Université de Berne. Très vite, ils remarquèrent la différence importante entre les épinoches du lac et les épinoches des ruisseaux autour du lac.
Dans les ruisseaux, les poissons sont plus petits, moins caparaçonnés et se sont spécialisés dans la prédation d’invertébrés vivant sur le sol au lieu de plancton. Les écotypes des ruisseaux et du lac se rencontrent dans le cours inférieur des ruisseaux où les poissons lacustres remontent au printemps pour frayer.
Mais bien que les épinoches du lac et celles des ruisseaux se reproduisent au même endroit, il est surprenant de constater que les différences très nettes entre ces deux types se sont conservées, ce qui en fait un cas de spéciation à un stade précoce.
Origine reconstruite
Une analyse des séquences d’ADN de tout le génome effectuée par David Marques, biologiste à l’Eawag, a montré que les écotypes des lacs et des ruisseaux ne différaient pas sensiblement sur le plan génétique, à l’exception de quelques courts segments sur plusieurs chromosomes. Cela indique qu’ils ne sont apparus que depuis la colonisation du lac il y a 150 ans.
Dans une étude publiée dans la revue Nature Communications, une équipe dirigée par Ole Seehausen et David Marques a combiné les données phénotypiques, mitochondriales et génomiques de plusieurs populations d’épinoches du lac de Constance et des populations européennes environnantes collectées sur plusieurs années.
À l’aide de modèles démographiques et de données génétiques, les chercheurs ont pu reconstruire l’origine des épinoches du lac de Constance et des différences génétiques.
Des hybrides entre l’est et l’ouest
Leurs conclusions: deux populations d’eau douce se sont développées dans des bassins versants différents indépendants les uns des autres pendant des milliers de générations. Décrites comme des espèces différentes (Gasterosteus gymnurus en Europe de l’Ouest et G. aculeatus en Europe de l’Est), elle se sont retrouvées en contact, formant une zone hybride à la frontière entre les biotopes du lac et ceux des ruisseaux.
Les épinoches qui vivent dans les ruisseaux au nord et à l’ouest du lac sont en grande majorité originaires d’Europe occidentale. Dans les ruisseaux au sud du lac de Constance, comme dans le lac, vivent par contre des épinoches originaires principalement d’Europe de l’Est, selon les chercheurs.
Phénotype marin
L’échange génétique qui s’est produit entre les épinoches d’Europe de l’Est et de l’Ouest dans les cours inférieurs des ruisseaux a eu pour résultat que dans ces cours d’eau, de nouvelles épinoches de ruisseaux sont apparues relativement rapidement à l’intérieur de la lignée d’Europe de l’Est.
Le fait que les épinoches sont originaires d’Europe de l’Est pourrait être la clé de leur réussite. En Europe de l’Est, au sud de la mer Baltique, les épinoches présentent en effet un phénotype marin – longues épines et un ensemble complet de plaques osseuses latérales – qui leur permet de coloniser les eaux libres en se protégeant des prédateurs.
Il en va autrement dans les lacs de Suisse occidentale où furent relâchées des épinoches d’Europe de l’Ouest dont les phénotypes étaient moins adaptés à la colonisation des eaux libres et qui de ce fait sont moins répandues dans les grands lacs. Ces hypothèses doivent toutefois encore être confirmées, conclut l’Eawag.
