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Pourquoi les zèbres ont-ils des rayures ?

Dans le monde vivant, beaucoup de mammifères présentent des rayures ou des tâches contrastées sur le pelage dont les fonctions sont très diverses : beaucoup d’animaux utilisent ces motifs comme un camouflage : léopards, guépards. D’autres l’utilisent comme un signal “ne m’énerve pas, je ne suis pas d’humeur” à l’intention des prédateurs potentiels : c’est le cas des putois, ratels et autres blaireaux. Certains scientifiques ont postulé que les tâches des girafes pouvaient même servir pour dissiper plus efficacement la chaleur interne ou pour permettre aux individus de se reconnaître les uns des autres.
Malgré le fait que ce soit un trait morphologique évident, il n’est pas toujours facile de savoir à quoi sert la coloration d’une espèce, et c’est magnifiquement bien illustré par le cas du zèbre des plaines (Equus quagga, aux dernières nouvelles, mais le nom latin change sans arrêt). Le zèbre des plaines montre en effet des rayures de la tête à la queue, avec une étonnante variété de formes, d’épaisseur et même de couleur (du noir au marron) !
Pour la petite parenthèse, il semblerait que tous les membres du genre Equus aient possédé des rayures, et ce caractère semble revenir de temps en temps chez les chevaux domestiques. Deuxième parenthèse rigolote : à la fin du 19e siècle, certains colons anglais un peu excentriques ont tenté de domestiquer des zèbres. Cela n’a pas été un grand succès, mais on retrouve quand même des photos sympas de Lords anglais faisant du saut d’obstacle ou tirant leur calèche avec des zèbres.

Bref, pourquoi des rayures ?
Autant le dire tout de suite, les zèbres ont des rayures blanches sur un fond noir. L’embryon est d’abord complètement noir puis des bandes blanches qui inhibent la production de mélanine apparaissent, découpant les rayures et le patron de coloration unique qui sera propre à l’individu toute sa vie.
Autre révélation de taille : les zèbres ne sont absolument pas symétriques. Il y a des différences énormes de motifs entre le côté droit et le côté gauche. Encore un mythe qui s’effondre.

Côté droit et côté gauche du même individu : absolument pas symétrique !

En ce qui concerne la fonction biologique de ces rayures, c’est plus compliqué. Graeme D. Ruxton a recensé pas moins de 8 théories différentes qui ont été très sérieusement proposées pour expliquer l’origine de ce pelage original. Passons-les rapidement en revue, afin de comprendre le désespoir des biologistes :

  • les rayures font un camouflage “disruptif” : un groupe de zèbre qui bouge fonctionnerait comme une illusion d’optique, et troublerait la perception des prédateurs, notamment en ce qui concerne les contours des individus qui sont effectivement difficiles à discerner lorsqu’ils sont les uns contre les autres.
  • les rayures servent de camouflage dans les hautes herbes (hypothèse proposée dès 1867 par Alfred Wallace Russel -fondateur de la biogéographie et co-auteur de la théorie de l’évolution- en personne !)
  • les rayures font un camouflage efficace la nuit, en particulier sur des prédateurs qui voient en noir et blanc.
  • les rayures au niveau du cou forment une zone de reconnaissance pour se faire toiletter par les autres membres du groupe.
  • les rayures facilitent la dissipation de chaleur : l’alternance de noir et de blanc pourrait former des microtourbillons d’air, qui rafraîchiraient l’animal. (ils sont fous ces biologistes)
  • les rayures permettent aux individus d’un groupe de se reconnaître les uns des autres.
  • les rayures rendent les zèbres plus gros que ce qu’ils ne sont, ce qui complique la tâche des prédateurs pour les “viser” correctement lorsqu’ils leur courent après.
  • les rayures perturbent les mouches tsé-tsé lorsqu’elles veulent atterrir sur l’animal.

Rien que ça !

Intéressons-nous aux trois dernières, qui sont les plus souvent citées :
- les bandes servent pour la reconnaissance individuelle : cette idée semble logique, puisque les motifs sont uniques à chaque zèbre. Cependant, on peut noter que les chevaux sauvages, qui ont la même organisation sociale que les zèbres, n’ont pas besoin d’un tel déballage de moyen pour se reconnaître parfaitement les uns des autres. Cela semble assez improbable que les rayures servent à une fonction qui peut être remplie sans une telle débauche d’énergie, l’explication est donc probablement ailleurs.

- les rayures rendent les zèbres plus gros. Cette hypothèse rigolote reprends l’idée que les bandes ont un impact sur la corpulence (l’effet Obélix !) et sur notre perception de la vitesse et de la direction de son porteur, exactement comme le camouflage Dazzle, qui était utilisé par les navires de guerre pour perturber les artilleurs ennemis avant l’invention du radar.

Un destroyer américain de la première guerre mondiale : catch me if you can !

Cette hypothèse n’a pas été testée, et d’ailleurs les principaux prédateurs des zèbres ne “visent” pas vraiment : les hyènes chassent à plusieurs pour isoler leur proie tandis que les lions utilisent des coups de patte violents pour déstabiliser leur cible et la faire tomber. Hypothèse peu concluante, donc.

-les rayures servent d’anti-mouches. Cette idée, vieille de plus de 80 ans (Harris, 1930) pars de l’observation que les mouches tsé-tsé et autres horreurs volantes se posent moins souvent sur des objets rayés que sur des objets unis. Elle a été testée au moins trois fois depuis, en 1981, 1992 et récemment en 2012 sur des mouches suceuses de sang : les taons.
Les taons possèdent une vision polarisée qui leur permet de repérer les flaques d’eau avec précision : la lumière réfléchie par l’eau est elle-même polarisée et l’on s’en rend compte lorsque l’on porte des des lunettes de soleil polarisantes : celles-ci filtrent les ondes lumineuses polarisées horizontalement, c’est-à-dire les reflets sur la mer ou sur une route mouillée ce qui permet de voir ce qu’il y a sous la surface ou d’admirer le bitume sans s’éblouir. Les taons peuvent ainsi repérer les points d’eau où ils déposent leurs oeufs et où trouvent leurs proies : les herbivores qui viennent y boire.
Cependant du point de vue polarisé des mouches, les bandes des zèbres forment un camouflage efficace : les rayures noires et les rayures blanches polarisent la lumière dans des directions différentes, avec des intensités différentes. Dans une expérience récente (Egri 2012), des biologistes ont en effet observé que les mouches venaient moins souvent sur des maquettes de zèbres rayés que sur des maquettes aux tons unis.

Une maquette de zèbre, en lumière polarisée. les couleurs indiquent les angles des rayons lumineux : les rayures ne vont pas dans les mêmes directions !

Les auteurs de l’expérience en ont donc conclu que si les rayures pouvaient remplir cette fonction, c’est qu’elles avaient été sélectionnées (au moins en partie) pour ça. Il faut cependant rester mesuré : même si les rayures peuvent effectivement servir pour limiter la pression due aux parasites, cette explication n’est probablement pas suffisante pour expliquer à elle seule l’origine de ce pelage original. En effet, on observe de nombreuses populations de zèbres dans des milieux où il n’y a ni mouche tsé-tsé ni taons. Inversement, les chevaux domestiques ont perdu leurs rayures alors qu’ils ont évolué dans des milieux infestés de taons !

Il existe une grande diversité de types de rayures, d’épaisseur, de couleur.

Bref, il se pourrait bien que l’évitement des mouches suceuses de sang offre aux zèbres un petit coup de pouce évolutif, sans être la raison principale de l’origine des rayures. De fait, les biologistes actuels qui suivent le dossier de prêt considèrent qu’il n’existe actuellement aucune explication convaincante aux rayures, et qu’il s’agit probablement d’un ensemble de raisons diverses difficiles à analyser individuellement.
Nous sommes en 2013, et une question aussi évidente que “pourquoi les zèbres ont cette coloration étrange” n’est toujours pas résolue. Mon opinion personnelle sur la question est qu’il s’agit peut-être d’un cas où une adaptation est apparue pour une raison donnée, puis a été conservée pour une autre raison.
Imaginons en effet que des bandes soient apparues chez les premiers zèbres pour se camoufler dans un environnement donné qui n’existe plus aujourd’hui : imaginons des forêts de codes-barres. Les forêts disparaissent brutalement, mais les zèbres entre temps ont basé leur système social autour de leur apparence, et le moindre individu qui dévie de la norme aura beaucoup de mal à se reproduire et à transmettre son génome “non-rayé”. Si la pression de sélection contre les bandes est faible parce qu’elles sont plus ou moins neutres, on peut imaginer que caractère désormais inutile soit réutilisé pour d’autres raisons. C’est ce qu’on appelle “l’exaptation“. Le défi est de savoir ce qu’a bien pu être la raison initiale de l’adaptation (autre qu’une improbable forêt de code-barres).
Dans ce cas précis, je souhaite bien du bonheur à ceux qui voudraient comprendre l’origine de ce motif…

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Pour en savoir plus … l’article sur l’expérience récente à propos des taons :
Egri et al. (2012) Polarotactic tabanids find striped patterns with brightness andor polarization modulation least attractive an advantage of zebra stripes, The Journal of Experimental Biology 215, 736-745

le plus vieil article qui parle des tsé-tsé comme pression à l’origine des rayures :
Harris, R.H.T.P. (1930) Report on the Bionomics of the Tsetse Fly. Provincial Administration of Natal, Pietermaritzburg, South Africa.

un article qui résume l’ensemble des hypothèses :
Ruxton, G. D. (2002). The possible fitness benefits of striped coat coloration for zebra.Mamm. Rev. 32, 237-244.

et de façon générale, un livre de Tim Caro  devrait bientôt sortir, dédié aux rayures des zèbres !