Origine et fonctions des couleurs iridescentes chez les colibris

Origin and functions of iridescent colours in hummingbirds & Scientific publication in the technological era

• Auteur / Autrice : Hugo Gruson
• Direction : Claire Doutrelant, Doris Gomez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'évolution et de la biodiversité
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'écologie fonctionnelle et évolutive (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Mathieu Joron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicola Nadeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel C. Osorio, Andrew Parnell

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colibris

Assemblage des communautés (écologie)

Irisation

Mots clés libres

Iridescence

Couleurs structurales

Colibris

Évolution

Écologie des communautés

Iridescence

Structural colours

Hummingbirds

Evolution

Community ecology

Résumé

La couleur constitue un trait particulièrement intéressant pour étudier les mécanismes de l'évolution car il s'agit d'un trait complexe, qui peut évoluer dans plusieurs dimensions, et qui est soumis à des nombreuses pression évolutives, qui agissent généralement dans des directions opposées. Parmi les couleurs, il existe une classe qui a reçu relativement peu d'attention de la part des biologistes évolutifs jusqu'ici du fait de sa complexité et de la difficulté à la mesurer de manière fiable et comparable entre espèces : les couleurs iridescentes. Les couleurs iridescentes sont habituellement définies comme des couleurs qui changent selon l'angle d'observation ou d'illumination. Au cours de cette thèse, j'ai collaboré avec des biologistes et des physiciens et j'ai utilisé la théorie optique pour construire une nouvelle méthode de mesure pour ces couleurs, que j'ai ensuite testée sur les colibris et les morphos. J'ai également développé d'autres outils méthodologiques et des librairies logicielles pour l'étude des couleurs. Je me suis ensuite intéressé plus précisément aux couleurs iridescentes des colibris et à leur origine (i) proximale : par quels mécanismes les colibris produisent-ils leurs couleurs extraordinaires ? (ii) distale : quels sont les processus qui contrôlent l'évolution de ces couleurs à l'échelle de la communauté toute entière. J'ai découvert que les structures responsables de l'iridescence chez les colibris présentent bien plus de diversité que ce qu'on pensait jusqu'ici et ils ont également un type de structure qui n'a pour l'instant été observé dans aucun autre groupe. J'ai aussi montré qu'à l'échelle interspécifique, les couleurs iridescentes présentes sur le dos sont similaires parmi les espèces qui habitent la même communauté, ce qui suggère une sélection par l'environnement, pour le camouflage par exemple.

The study of colour can offer valuable insights into the fine details of evolutive mechanisms. It is indeed a complex trait, which can evolve along several dimensions, and which is controlled by multiple selective pressures with often opposed effects. Yet, there is one class of colours that has received few attention from evolutionary biologists: iridescent colours. This is due to the inherent complexity of these colours and the fact that their sole quantitative measurement is a challenge in itself. During my PhD, I worked with physicists and biologists and I used optical theory to propose a new measurement method for iridescent colours. I then validated this method empirically by showing that it produced reliable and repeatable estimates for both hummingbirds and morpho butterflies. My work during these three years has also focused on the development of other methodological tools and software for the study of colours. I also focused more precisely on iridescent colours in hummingbirds. I mainly investigated two sides of this topic and tried to find out (i) the proximal causes of iridescence in hummingbirds: how do they produce the striking colours they are renowned for? (ii) the distal causes of iridescence: what are the evolutionary mechanisms which control the evolution of iridescence at the community level. I found out that the structures producing iridescence in hummingbirds are way more diverse than what we previously thought. They even display an usual type of structure which has not been described in any other group yet. I also showed that at the interspecific level, iridescent colours on the back of hummingbirds tend to be similar among species occupying the same communities, which suggests a possible role of the environment in the evolution of these colours, possibly for camouflage against predators.