Cet article a été publié sur le blog scientifique Ecologie & coloris.  Pour lire la version originale : par ici !

Un individu est atteint de mélanisme lorsqu’il est plus sombre que le phénotype (ou apparence) habituel de son espèce. C’est l’inverse de l’albinisme, dont nous reparlerons une prochaine fois. Cette couleur noire ou foncée est due à une mutation, conduisant à une production anormalement élevée de mélanine.

Qu’est-ce que la mélanine ? du grec "μελανός" (noir) il s’agit d’un pigment que l’on retrouve presque exclusivement dans le règne animal, mais aussi chez quelques champignons. On distingue deux principaux types de mélanine, l’eumélanine de couleur noire et la phéomélanine de couleur jaune à rouge.

La mélanine est fabriquée à partir d’un acide aminé (la tyrosine) dans des cellules spécialisées, les mélanocytes. Elle est responsable de la couleur de la peau, des poils, des plumes, des yeux de nombreux animaux, parfois en combinaison avec d’autres mécanismes (voir l’article sur les couleurs pigmentaires versus structurelles). Les grains de beauté sont dus à une forte concentration de mélanocytes !

Lorsque l’eumélanine est produite abondamment, l’animal prend un aspect noir :

A ne pas confondre avec certaines espèces dont l’aspect noir est aussi causé par la mélanine, mais pour lesquelles il s’agit du phénotype normal, par exemple le grand corbeau, la salamandre alpine, l’ours noir ou encore le scarabée-bousier :

 

Le cas le plus connu de mélanisme, c’est bien sûr la « panthère noire ». Pardon de vous choquer si vous ne le saviez pas, mais… Cette espèce n’existe pas !

Deux différentes espèces de félins peuvent en fait être appelés ainsi : le jaguar (Panthera onca, vivant en Amérique) et le léopard (Panthera pardus, vivant en Afrique et en Asie). Le mélanisme est si commun chez ces deux espèces que l’on a longtemps crû - et beaucoup continuent à croire - qu’il s’agit d’une espèce à part entière !

A ce propos, voici un lien pour enfin apprendre à différencier un jaguar d’un léopard ! Même les individus mélanistiques peuvent être différenciés par des critères morphologiques.

Notez que les tâches sont toujours présentes sur le pelage des « panthères noires », mais plus difficiles à voir (selon l’angle et l’intensité de l’éclairage).

 Une ombre tomba au milieu du cercle. C'était Bagheera, la panthère noire. Sa robe est tout entière noire comme l'encre, mais les marques de la panthère y affleurent, sous certains jours, comme font les reflets de la moire. »
Rudyard Kipling, le Livre de la jungle

Des individus mélanistiques ont été observés chez 13 des 38 espèces de félins (attention, ne vous laissez pas avoir par les nombreuses photos retouchées de soi-disant lions noirs : aucune preuve tangible n’existe à leur sujet). Parmi ces espèces, le Serval :

Manja le serval (Leptailurus serval) : une célébrité dans les plaines de Namiri, Tanzanie, par Asilia Africa

De nombreux animaux peuvent être mélanistiques. Le mélanisme est par exemple fréquent chez les écureuils gris :

A l’inverse, chez d’autres espèces le mélanisme est très rare. Un unique flamand rose mélanistique est ainsi connu à ce jour !

C’est parfois un croisement avec d’autres espèces proches qui favorise le mélanisme, comme chez le loup gris (Canis lupus). Il faut savoir qu’en Amérique du Nord, de nombreux loups gris… Sont noirs ! Une étude génétique a montré que l’origine de ce mélanisme est due à un croisement passé avec des chiens domestiques (on parle d’introgression, un transfert de gènes d’une espèce à une autre par une hybridation).

L’Homme, sensible à l’aspect esthétique d’un pelage noir de jais, a en effet favorisé le mélanisme au cours du processus de sélection de ses animaux de compagnie : on trouve à présent de nombreux chiens, chats ou chevaux noirs.

La race indonésienne de poules « Ayam Cemani » est noire des pieds à la tête… Y compris ses os et sa chair. Même le sang est de couleur sombre ! Ceci est dû à un phénomène encore plus extrême de mélanisme, une hyper-pigmentation (fibromelanosis). Les cellules produisant de la mélanine sont présentes dans tout le corps, au lieu de se concentrer dans la plume ou la peau. Inutile de dire que cette race est particulièrement prisée, et peut se vendre très cher (d’aucuns auraient payé 2500$ pour un seul individu).

On parle à l’inverse de pseudo-mélanisme lorsque la pigmentation noire couvre partiellement le corps. C’est le cas de ce petit zèbre, bien plus sombre que sa mère mais conservant des taches blanches. Notez que ce phénomène démontre que les zèbres sont noirs à rayures blanches, et non l’inverse !

Le mélanisme peut parfois procurer aux individus un avantage adaptatif. On dit alors que cela augmente leur « fitness » : la capacité à survivre et se reproduire. Ce mécanisme favorise alors le maintien du mélanisme dans la population.

Toutefois, la coloration noire peut aussi présenter des désavantages pour l’individu (une fourmi argentée du Sahara mélanistique ne pourrait sans doute pas survivre dans le désert !).

De manière générale, il faut garder à l’esprit que ce n’est pas parce qu’un phénotype existe qu’il présente des avantages adaptatifs. Il peut tout aussi bien s’agir d’un hasard fortuit (lié à ce que l’on appelle la dérive génétique, seconde force structurante de l’évolution après la sélection naturelle). Mais lorsque ce phénotype devient commun à travers une large population, on peut raisonnablement supposer que la sélection naturelle est à l’œuvre. Il est alors intéressant de chercher de potentiels mécanismes explicatifs !

Les petites souris à poches (Chaetodipus intermedius) sont habituellement de couleur claire, et vivent sur des roches d’une couleur proche. Toutefois il existe aussi des phénotypes mélanistiques, qui vivent principalement sur des pierres de lave de couleur très noire : un camouflage efficace.

Mettez-vous dans la peau d’un prédateur… Il est bien plus facile de repérer les souris du bas que celles du haut sur ces photos :

Un autre exemple de sélection en lien avec la couleur noire est le mélanisme « industriel », avec le cas très connu de la phalène du bouleau (Biston betularia). Ce papillon de nuit blanchâtre a pris au 19^ème siècle en Angleterre des teintes très foncées (jusqu’à 98% d’individus mélanistiques dans les zones fortement industrialisées), avant retrouver ces dernières années des teintes plus claires (moins d’individus mélanistiques, en parallèle de la désindustrialisation).

Le zoologiste britannique Bernard Kettlewell a démontré dans son célèbre article en 1955 que cette dynamique de mélanisme accru était due à la pollution dégagée par l’industrie, et il a établi un lien avec le camouflage des phalènes sur les troncs d’arbres. Les lichens de couleur claire, habituellement présents sur l’écorce des arbres, auraient en effet disparu des zones polluées (les lichens sont de très bons témoins de la qualité de l’air).

Suite à la disparition des lichens, les papillons de phénotype clair – qui auparavant se fondaient bien dans le décor – sont devenus très visibles. C’est alors que les papillons mélanistiques se sont trouvés favorisés par la sélection naturelle, étant moins mangés par les oiseaux.

Cherchez deux papillons sur chaque image, avec et sans lichens...

C’est en tout cas ce que raconte Kettlewell dans son article, repris par des générations d'enseignants jusqu’à nos jours. Mais une controverse nourrie existe en fait autour de ce « cas d’école » de la sélection naturelle en action. Parmi les reproches faits à Kettlewell, sa méthodologie pour prouver l’effet de la coloration sur la prédation, qui ne tient pas compte des conditions naturelles de prédation et de comportement de ces papillons. Pour plus de détails sur le protocole utilisé et ses limites : un lien très approfondi (et en français).

Néanmoins, les critiques reconnaissent généralement que même si l’agent de sélection n’a pas été clairement élucidé, le cas de la phalène du bouleau est un exemple frappant de sélection naturelle, avec une évolution marquée de la coloration en quelques dizaines d’années.

Outre le camouflage, le mélanisme peut apporter d’autres types d’avantages aux individus.

Sur un plan physiologique (lié au fonctionnement de l’organisme), on parle parfois de mélanisme « thermique ». Chez les animaux à sang froid comme les serpents, les lézards ou les crocodiles, se réchauffer au soleil est essentiel pour conserver une température interne suffisante. Avec une couleur noire qui absorbe tout le spectre des rayons lumineux, ces petits alligators se réchaufferont plus vite que les autres :

Pour en revenir aux « panthères noires » leur distribution géographique n’est pas aléatoire, à travers de vastes territoires pourtant connectés les uns aux autres : cela montre qu’il y a une sélection à l’œuvre. Pour arriver à cette conclusion, des chercheurs ont modélisé la répartition potentielle des deux phénotypes, à l’aide de 37 variables explicatives, principalement des facteurs climatiques et paysagers.

A noter : une probabilité faible mais non nulle d’avoir des léopards non mélanistiques en France d’après ce modèle !

On trouve bien plus de léopards noirs dans les forêts tropicales humides d’Asie du Sud-Est qu’en Afrique ou au Moyen-Orient. Dans l’Isthme de Kra, il semble que le phénotype habituel tacheté du léopard ait même disparu au profit du phénotype mélanistique (cela a été confirmé à la fois par des pièges-photos et des entretiens avec les autochtones, qui connaissent mieux que quiconque la faune locale). Cela pourrait être dû au contexte de forêt dense qui favoriserait un prédateur au camouflage sombre, en comparaison d’habitats plus ouverts comme les savanes. La thermorégulation est aussi en jeu, en lien avec la température et l’humidité du milieu.

Dans les plaines africaines, les fauves mélanistiques s’adaptent à leur condition en chassant davantage les nuits où la lune illumine la savane, car ils sont alors moins visibles que leurs congénères.

Le pigment lui-même peut aussi présenter des avantages en termes de protection contre les rayons ultra-violets (la mélanine absorbe les radiations solaires avant qu’elles ne causent des dommages irréparables aux cellules), contre les pathogènes (notamment chez les insectes), ou encore en termes de résistance mécanique. Chez les oiseaux, la mélanine renforce les plumes : c’est pour cela que des oiseaux comme les rapaces ont souvent le bout des ailes plus foncé :

Pour finir, voici le Twitt qui m’a inspiré ce sujet d’article, avec de bien beaux renards roux mélanistiques :

https://twitter.com/renard_alp...

Sources :

Anderson, T. M., Candille, S. I., Musiani, M., Greco, C., Stahler, D. R., Smith, D. W., ... & Ostrander, E. A. (2009). Molecular and evolutionary history of melanism in North American gray wolves. Science, 323(5919), 1339-1343. doi.org/10.1126/science.1165448

da Silva, L. G., Kawanishi, K., Henschel, P., Kittle, A., Sanei, A., Reebin, A., ... & Machado, R. B. (2017). Mapping black panthers: Macroecological modeling of melanism in leopards (Panthera pardus). PloS one, 12(4), e0170378. doi.org/10.1371/journal.pone.0170378

Kawanishi, K., Sunquist, M. E., Eizirik, E., Lynam, A. J., Ngoprasert, D., Wan Shahruddin, W. N., ... & Steinmetz, R. (2010). Near fixation of melanism in leopards of the Malay Peninsula. Journal of Zoology, 282(3), 201-206. doi.org/10.1111/j.1469-7998.2010.00731.x

Kettlewell, H. B. D. (1955). Selection experiments on industrial melanism in the Lepidoptera. Heredity 9 : 323–342. doi.org/10.1038/hdy.1955.36

Nachman, M. W., Hoekstra, H. E., & D'Agostino, S. L. (2003). The genetic basis of adaptive melanism in pocket mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, 100(9), 5268-5273. doi.org/10.1073/pnas.0431157100

Wilson, K., Cotter, S. C., Reeson, A. F., & Pell, J. K. (2001). Melanism and disease resistance in insects. Ecology letters, 4(6), 637-649. doi.org/10.1046/j.1461-0248.2001.00279.x