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Les fourmis du désert de l’espèce Cataglyphis bombycina vivent dans des milieux aux conditions de température extrêmes. En pleine journée, malgré une température extérieure parfois proche de 70°C à la surface du sol, elles parviennent à maintenir leur température corporelle en deçà des 53,6°C mortels. Une équipe américaine, menée par Normann Nan Shi, viennent de percer le mystère de cette prouesse et le rôle des poils de couleur argent présent à la surface de leur corps. La configuration unique de ces poils, de forme triangulaire, offre à ces fourmis la capacité de refléter à la fois la quasi-totalité des ondes lumineuses du spectre visible et celles des infra-rouges : un double phénomène de thermorégulation permettant une dissipation particulièrement efficace de la chaleur à la surface de l’insecte. 

Fourmis du désert

Aussi appelées « fourmis argentées » en raison de leurs reflets métalliques, les Cataglyphis bombycina se rencontrent dans le désert du Sahara, l’une des régions les plus chaudes et les plus hostiles de la planète (voir illustration 1). Les individus, pour éviter les prédateurs nocturnes (reptiles par exemple), partent durant la journée en quête de nourriture : des cadavres d’insectes tués par une chaleur dépassant parfois à midi les 70°C au sol (voir vidéos en fin de page).

Illustration 1 : A) Individu Cataglyphis bombycina, B) Tête recouverte de poils argentés, C) Poils argentés se rétrécissant à leur extrémité, D) Coupe transversale de poils de forme triangulaire, E) face à fond plat du poils (Shi et al., 2015)

Illustration 1 : A) Individu Cataglyphis bombycina, B) Tête recouverte de poils argentés, C) Poils argentés se rétrécissant à leur extrémité, D) Coupe transversale de poils de forme triangulaire, E) face à fond plat du poils (Source : Shi et al., 2015)

Cette espèce a acquis, au cours de l’évolution, des adaptations physiologiques et anatomiques lui permettant de survivre avec des températures corporelles proche de 50°C (température létale : 53,6°C) et d’occuper ainsi une niche écologique sans concurrence.

Au cours de leurs déplacements, ces fourmis réalisent des pauses afin d’évacuer le surplus de chaleur, un comportement appelé : cooling-off. Aux heures les plus chaudes, ces arrêts peuvent représenter près de 70% du temps de déplacement.

A l’aide de mesures optiques et thermodynamiques, Shi et ses collègues ont modélisé les transferts de chaleur à la surface du corps des fourmis. L’idée est de comprendre comment un réseau de poils de forme triangulaire leur permet de maintenir des températures inférieures à celle de leur environnement (espèce poïkilotherme : ayant une température corporelle dépendante de celle de l’environnement, aussi appelée espèce à « sang froid »). Les scientifiques ont démontré l’intervention de deux phénomènes physiques : (suite…)

Les espèces de fourmis dites « champignonnistes » ou « coupe-feuilles » appartiennent principalement aux genres Atta et Acromyrmex (famille des Formicidae et sous-famille des Myrmicinae).

Les espèces de ceux deux genres ont pour particularité de s’alimenter d’un champignon (Basidiomycète de la famille des Lepiotaceae) qu’elles cultivent sur un substrat de matière végétale. Pour entretenir ce substrat, les fourmis collectent des morceaux de feuilles ou de fleurs, dans la forêt, puis les transportent ensuite jusqu’à la fourmilière.

I) Biogéographie des fourmis du genre Atta

Le genre Atta, constitué de 15 espèces, se rencontre essentiellement dans les habitats humides néotropicaux (forêts savanes) du Nouveau-Monde (Amérique centrale et du sud). Certaines espèces se sont toutefois adaptées à des climats et des environnements moins favorables, comme A. mexicana rencontrée dans les déserts du Mexique et du sud de l’Arizona et A. texana qui s’observe uniquement dans les régions semi-tempérées du Texas et de la Louisiane.

Les espèces A. cephalotes et A. sexdens sont à la fois les plus connues et celles ayant la plus vaste aire de répartition. Elles se développent dans une grande diversité d’habitats, des forêts tropicales aux régions dégradées par les activités anthropiques de l’Amérique centrale jusqu’au sud du continent.

Deux espèces que j’ai eu la chance d’observer durant mes missions de recherche au Panama et en Guyane française. Pour en savoir plus, lire ces articles : Smithsonian Tropical Research Institute et Station des Nouragues.

II) Organisation sociale

Les fourmis Atta présentent l’un des plus haut degré de complexité d’organisation sociale observé chez les insectes.

L’organisation de la colonie est basée, comme chez la plupart des fourmis, sur le modèle d’une reine (seul individu ayant la capacité de pondre) et de (suite…)

Deuxième partie : les organes chordotonaux

Comme l’ensemble des arthropodes, les insectes ont un squelette externe, l’exosquelette, constitué de chitine et formant la cuticule (lire cet article). Ses propriétés isolantes impliquent que la cuticule crée une barrière à la réception des stimuli de l’environnement extérieur vers le milieu physiologique interne. Afin de contourner cette problématique, l’évolution a fait surgir tout un ensemble de structures destinées à transmettre une large gamme de types de stimuli à l’insecte qui lui permettent d’appréhender de manière efficace et précise son environnement et de répondre favorablement à toute modification par un comportement adapté.

Parmi ces structures sensorielles, certaines sont sensibles aux distorsions mécaniques (mécanorécepteurs : objet de cette article), d’autres à la lumière (photorécepteurs) et d’autres encore à des composants chimiques (chémorécepteurs ou chimiorécepteurs).

I) Généralités

Les mécanorécepteurs sont classés en trois grandes catégories (Tableau I) :

Tableau I : catégories des mécanorécepteurs chez les insectes
Catégories Position anatomique Types Fonctions
Extérorécepteurs Récepteurs cuticulaires (cliquez ici) Surface de la cuticule Sensilles simples Toucher, variation de pression (air ou eau), détection de la gravité, proprioception*
Sensilles campaniformes Variation de pression sur la cuticule
Intérorécepteurs Récepteurs intradermiques ou subcuticulaires Derme Organes chordotonaux Variation de pression (air, eau), détection de la gravité, proprioception*
Propriorécepteurs Tissus internes Pas de structure précise Proprioception*
Proprioception : perception de la position des différentes parties du corps

Dotés de propriétés étonnantes et multiples, ils peuvent intervenir dans le sens du toucher lorsqu’ils sont stimulés par le contact d’un objet ou un substrat, dans le sens de l’ouïe par une stimulation de l’air ou de l’eau et aussi dans le contrôle de la posture et des mouvements quand ils sont excités par des déplacements de parties du corps de l’insecte.

II) Description structurelle

Les organes chordotonaux, ou scolopophores, sont des récepteurs intradermiques agissant le plus souvent comme des propriocepteurs (perception de la position des différentes parties du corps) ou intervenant dans l’audition.

Ils sont constitués d’éléments simples appelés scolopidies, attachés à la cuticule par une ou plusieurs de leurs extrémités. Ils peuvent être solitaires ou regroupés en amas.

Chaque scolopidie est composée de 3 cellules (voir figure 1) : (suite…)