Étude phylogénétique des Lycaenidae du massif alpin : nouvelles perspectives taxonomiques

1. 1. Introduction

Les Lycaenidae constituent l'une des familles de Lépidoptères les plus diversifiées avec plus de 6000 espèces décrites à travers le monde (Fric et al., 2007). En Europe, cette famille compte environ 150 espèces, dont une proportion significative est endémique aux régions montagneuses, particulièrement le massif alpin (Settele et al., 2008). Les Alpes européennes représentent un hotspot de biodiversité remarquable, ayant servi de refuge pendant les périodes glaciaires quaternaires et favorisant ainsi des processus de spéciation complexes (Schmitt, 2009).

Le genre Polyommatus Latreille, 1804, constitue le groupe le plus diversifié de Lycaenidae paléarctiques avec plus de 200 espèces nominales. Cependant, la taxonomie de ce genre demeure controversée, plusieurs auteurs ayant proposé des subdivisions basées sur des caractères morphologiques, notamment la structure des genitalia (Talavera et al., 2013; Wiemers et al., 2020). L'absence de consensus taxonomique reflète les difficultés inhérentes à la délimitation d'espèces dans ce groupe, caractérisé par une homogénéité morphologique externe contrastant avec une diversité génétique importante.

Les approches moléculaires ont révolutionné notre compréhension de la phylogénie des Lycaenidae au cours des deux dernières décennies (Vila et al., 2011; Cong et al., 2016). L'utilisation de marqueurs mitochondriaux, notamment le gène Cytochrome c Oxydase I (COI), s'est généralisée dans les études de barcoding et de délimitation d'espèces (Hebert et al., 2003). Toutefois, l'utilisation exclusive de marqueurs mitochondriaux peut conduire à des artéfacts phylogénétiques, notamment en raison de phénomènes d'introgression ou de sélection (Toews & Brelsford, 2012). L'intégration de marqueurs nucléaires est donc essentielle pour obtenir une vision phylogénétique robuste.

Dans cette étude, nous proposons une analyse phylogénétique multigénique des Lycaenidae alpins, basée sur un échantillonnage taxonomique et géographique exhaustif. Nos objectifs spécifiques sont : (1) de reconstruire les relations phylogénétiques au sein du genre Polyommatus et des genres apparentés présents dans les Alpes ; (2) d'évaluer la monophylie des groupes taxonomiques actuellement reconnus ; (3) de proposer une révision taxonomique fondée sur les données moléculaires ; et (4) de discuter les implications biogéographiques de nos résultats dans le contexte de l'histoire glaciaire alpine.

2. 2. Matériel et Méthodes

Un total de 156 spécimens de Lycaenidae ont été collectés dans le massif alpin entre 2020 et 2024, couvrant un gradient altitudinal de 800 à 3200 mètres. Les sites d'échantillonnage ont été sélectionnés pour maximiser la diversité taxonomique et géographique, incluant les principaux massifs des Alpes françaises, suisses, italiennes et autrichiennes. Les spécimens ont été capturés au filet entomologique, photographiés in vivo, puis conservés dans de l'éthanol absolu à -20°C. Les vouchers sont déposés dans les collections du Muséum National d'Histoire Naturelle (Paris) et de la Station Alpine Joseph Fourier (Grenoble).

L'ADN génomique total a été extrait à partir du thorax ou d'une patte de chaque spécimen en utilisant le kit DNeasy Blood & Tissue (Qiagen) selon le protocole du fabricant. La qualité et la concentration de l'ADN ont été évaluées par spectrophotométrie (NanoDrop 2000). Trois marqueurs ont été amplifiés : le fragment barcoding du gène mitochondrial COI (658 pb), et deux gènes nucléaires, Elongation Factor-1 alpha (EF-1α, 1240 pb) et wingless (wg, 400 pb).

Les amplifications PCR ont été réalisées dans un volume final de 25 µL contenant 2.5 µL de tampon 10X, 2 mM de MgCl₂, 0.2 mM de chaque dNTP, 0.4 µM de chaque amorce, 0.5 U de Taq polymérase (Invitrogen) et 1 µL d'ADN template. Les profils thermiques utilisés sont détaillés dans le Tableau S1 (Matériel supplémentaire). Les produits PCR ont été purifiés avec le kit QIAquick PCR Purification (Qiagen) et séquencés en Sanger bidirectionnel par la plateforme Genoscope (Évry, France).

3. 3. Résultats

Nous avons obtenu des séquences de qualité pour 154 spécimens sur les 156 initialement collectés (taux de succès : 98.7%). L'alignement final du COI comprend 658 positions avec 287 sites variables dont 253 parsimonieux. Pour EF-1α, l'alignement de 1240 pb contient 412 sites variables (341 parsimonieux), et pour wingless, 167 sites sur 400 sont variables (138 parsimonieux). Aucun codon stop ni insertion/délétion n'a été détecté dans les séquences codantes, suggérant l'absence de pseudogènes nucléaires (NUMTs).

L'arbre phylogénétique multigénique obtenu par inférence bayésienne révèle plusieurs clades fortement soutenus. Le genre Polyommatus sensu lato apparaît polyphylétique, réparti en trois clades majeurs. Les distances génétiques interspécifiques au niveau du COI varient de 2.8% à 8.4% (moyenne : 5.2 ± 1.3%), bien supérieures aux distances intraspécifiques (0.1% à 1.2%, moyenne : 0.4 ± 0.3%).

4. 4. Discussion

Nos résultats confirment la polyphylie du genre Polyommatus tel qu'actuellement circonscrit, en accord avec plusieurs études récentes. La subdivision en trois clades majeurs non-frères suggère que l'homogénéité morphologique externe masque une diversification ancienne, probablement antérieure au Pliocène. Cette situation n'est pas inédite chez les Lycaenidae où la convergence morphologique, particulièrement des structures alaires, a été documentée.

La structure phylogéographique observée suggère un rôle majeur des cycles glaciaires quaternaires dans la diversification des Lycaenidae alpins. Les espèces restreintes aux habitats de haute altitude montrent une structure génétique en accord avec le modèle des refuges multiples dans les nunataks. Cette hypothèse est corroborée par la présence de lignées génétiques profondément divergentes dans des massifs géographiquement isolés.

L'identification de lignées évolutives distinctes au sein d'unités taxonomiques actuellement reconnues a des implications directes pour les stratégies de conservation. Plusieurs espèces alpines de Lycaenidae sont actuellement menacées par le changement climatique qui provoque une remontée altitudinale des habitats favorables. La reconnaissance de diversité cryptique augmente le nombre d'unités évolutives significatives nécessitant des mesures de protection spécifiques.

5. 5. Conclusions

Cette étude fournit le cadre phylogénétique le plus complet à ce jour pour les Lycaenidae du massif alpin. Nos principaux résultats sont :