1. Présentation de l’espèce

La phalène du bouleau (Biston betularia) est un papillon nocturne (mite) qui vit dans les forêts d’Europe et d’Amérique du Nord. Pendant la journée, les adultes se reposent immobiles sur les troncs et branches des arbres, où ils sont vulnérables aux oiseaux prédateurs.

Cette espèce présente une variabilité héritable de coloration : il existe deux formes phénotypiques bien distinctes :

• La forme typica (claire, gris-blanc moucheté) : couleur historiquement majoritaire
• La forme carbonaria (sombre, noir uniforme) : couleur historiquement très rare, apparue par mutation

Cette différence de coloration est héritable : un allèle dominant unique détermine la forme sombre. La forme claire s’exprime à l’état homozygote récessif.

2. Le contexte avant la révolution industrielle

Avant le milieu du XIXᵉ siècle, les troncs des bouleaux des forêts anglaises étaient couverts de lichens clairs, donnant aux arbres une teinte gris-blanc. Sur ce fond, les phalènes se posaient et se confondaient visuellement avec leur support.

Conséquence : la forme typica (claire) était parfaitement camouflée sur les troncs clairs. Les rares mutants carbonaria (sombres), au contraire, ressortaient nettement sur les lichens — ils étaient rapidement repérés par les oiseaux prédateurs (mésanges, rouges-gorges…) et éliminés. Leur fréquence dans la population était donc très faible (~1 %).

3. La révolution industrielle change tout

À partir des années 1850, la révolution industrielle bat son plein en Angleterre. Les usines à charbon multiplient leurs émissions de suie et de dioxyde de soufre. Conséquences environnementales :

• La suie noircit progressivement les troncs des arbres, surtout en zones urbaines et péri-urbaines
• Le dioxyde de soufre tue les lichens, qui sont des bio-indicateurs particulièrement sensibles à la pollution

Vers 1870-1880, les troncs sont devenus sombres et nus dans toutes les régions industrielles d’Angleterre. La pression de sélection sur les phalènes a basculé.

4. L’inversion de la pression de sélection

Sur les troncs désormais sombres :

• La forme typica (claire) ressort nettement sur le fond noir : elle est facilement repérée et mangée par les oiseaux. Son succès reproducteur s’effondre.
• La forme carbonaria (sombre) est désormais parfaitement camouflée. Elle échappe aux prédateurs et se reproduit massivement.

Le résultat est spectaculaire et rapide. En quelques dizaines d’années, la fréquence de la forme carbonaria est passée de ~1 % à plus de 95 % dans les régions industrielles (Manchester, Birmingham…). Ce phénomène a été appelé mélanisme industriel.

5. Le retour de balancier

L’histoire ne s’arrête pas là. À partir des années 1960, les politiques de lutte contre la pollution atmosphérique (Clean Air Acts britanniques de 1956 et 1968) ont fait diminuer les émissions de suie et de dioxyde de soufre. Les lichens sont revenus, les troncs ont reblanchi.

Conséquence prévisible — et observée ! La fréquence de la forme typica (claire) a recommencé à augmenter dans les populations britanniques, exactement comme le prédisait la théorie. Aujourd’hui, dans la plupart des régions, la forme claire est redevenue majoritaire.

Ce retour de balancier confirme que la sélection naturelle agit de manière réversible selon l’environnement. Si la pression change à nouveau, la population évolue à nouveau.

6. Les preuves expérimentales

Pour démontrer rigoureusement que c’était bien la prédation par les oiseaux qui exerçait la pression de sélection (et non un autre facteur lié à la pollution), le biologiste anglais Bernard Kettlewell a mené dans les années 1950 des expériences de marquage-recapture :

• Il a relâché des phalènes des deux formes dans des forêts polluées et non polluées
• Il a observé directement les oiseaux capturant les phalènes
• Il a recapturé les survivants pour mesurer le taux de survie de chaque forme dans chaque environnement

Résultats : en forêt polluée, les carbonaria survivaient mieux ; en forêt non polluée, les typica survivaient mieux. Le mécanisme a été confirmé par observation directe et quantification.