Category: Actualités scientifiques

L’Afrique du Sud est connue pour sa flore extraordinaire et sa faune endémique. Le Muséum du Cap, l’un des plus grands Muséum africains, possède plus d’un million de spécimens d’arthropodes provenant essentiellement du continent africain.

Holotype de Capederces madibai. A : habitus ; B : vue ventrale ; C : détails de la face ; D : vue latérale (Source : Maquart & Van Noort, 2017)

C’est en parcourant ses collections de longicornes (Coléoptères de la famille des Cerambycidae) que Pierre-Olivier Maquart est tombé sur une série de spécimens singuliers qui se sont révélés appartenir à une espèce nouvelle. Ces sept insectes avaient été capturés entre 1926 et 1928 dans la province d’Albany dans le Cap Oriental. Ils appartiennent au genre Capederces qui fut décrit seulement en 1999 par l’entomologiste autrichien Karl Adlbauer. La seule espèce jusqu’alors connue avait été capturée non loin de là, près de Steytlerville : Capederces hauseri (photos en bas de page). Ces petits longicornes floricoles, aux motifs délicats, sont restés très discrets puisqu’aucun autre spécimen ne fut rencontré depuis leur capture il y a près de 90 ans.

Cette découverte s’est faite en 2013, l’année de la mort de Nelson Mandela. Les auteurs ont donc décidé de dédier cette espèce nouvelle au héros Sud-Africain, surnommé localement Madiba : Capederces madibai (photos ci-dessus). La description a été publiée le 22 mars 2017 dans la revue Zootaxa (lien).

L’Afrique du sud héberge 853 espèces de Cerambycidae, beaucoup d’autres restent encore à découvrir…

Le mot du co-descripteur de l’espèce : 
  • Qu’est ce qui a retenu votre attention sur ces spécimens ? 

Ils étaient rangés dans une boîte dédiée à la tribu des « Clytini » : leur phénotype inhabituel m’a interrogé et empêché de me décider quant à leur positionnement systématique, éveillant ainsi mes soupçons.

  • Comment avez-vous vérifié que l’espèce n’était pas décrite ? 

Pierre-Olivier Maquart dans les collections du Muséum du Cap – Afrique du Sud (Source : Maquart, 2017)

J’ai découvert que les espèces n’appartenaient pas aux Clytini, mais à la tribu des Tillomorphini (un groupe essentiellement représenté en Amérique du Sud), une photo postée sur le forum de Francesco Vitali a permis de mettre un nom de genre sur l’insecte en question : Capederces.

Ce genre, monospécifique jusqu’à cette découverte (qui ne comporte qu’une seule espèce) était représenté en Afrique du Sud uniquement par un seul mâle de C. hauseri. Les spécimens du Muséum n’étant que des femelles, j’ai donc pensé au départ qu’il pouvait s’agir de cette espèce. Puis, la réception d’une photo d’un spécimen femelle de C. hauseri provenant de l’entomologiste américain Larry BezarkDepartment of Food and Agriculture, Sacramento – Californie – a confirmé qu’il s’agissait d’une nouvelle espèce.

  • Pourquoi l’insecte n’a-t-il pas été revu depuis 90 ans ? 

Je ne sais pas… Il faudrait étudier et prospecter dans la zone (« Albany district »). D’un côté, j’ai eu accès récemment aux collections de l’Université de Rhodes, qui contient près de 2 000 de Cerambycidae (dont la majorité a été collectée dans les environs de cette région), où C. madibai n’était pas présente. La faune sud-africaine est largement sous-prospectée et sous-étudiée. Pour en donner un exemple, j’ai reçu des spécimens de la famille des Disteniidae de la région du Cap : Phelocalocera queketti, un longicorne relativement « primitif » qui n’a pas été cités dans la littérature depuis près de 60 ans, alors qu’elle est localement fréquente. Qui sait, peut-être retrouvera-t-on Capederces madibai prochainement ? (suite…)

Largement répandu chez les Coléoptères Curculionidae, aussi appelés charançons, le mimétisme offre chez ces espèces d’étonnants modèles d’études.

Deux entomologistes brésiliens, Sergio A. Vanin (Département de Zoologie – Université de Sao Paulo) et Tadeu J. Guerra (Département de Biologie – Université Fédérale de Minas Gerais), ont ainsi décrit en 2012 une nouvelle espèce remarquable de charançon qui mime des mouches de la famille des Sarcophagidae, d’où son nom : Timorus sarcophagoides (lire interview de Tadeu J. Guerra en fin d’article). Elle appartient à la sous-famille des Conoderinae qui regroupe plus de 200 genres et près de 1 500 espèces à travers le monde, dont la plupart ont été décrite au cours du 19ème siècle et au début du 20ème.

Individus T. sarcophagoides sur une branche (Source : T. J. Guerra)

Les charançons de cette sous-famille sont principalement connus pour leur coloration mimant des fourmis, des abeilles ou d’autres coléoptères. Au Panama et au Costa Rica, près de 20% des espèces sont mimétiques de mouches Tachinidae, Muscidae et Tabanidae. Les travaux de l’entomologiste américain Henry Hespenheide (Université de Californie, UCLA) ont ainsi permis, dans les années 1990, de recenser 75 espèces (9 genres) de charançons Conoderinae mimant des mouches.

Mouche de la famille des Sarcophagidae – mouche modèle pour T. sarcophagoides (Source : Vanin & Guerra, 2012)

De manière plus large, ce type de mimétisme se rencontre dans 6 autres familles et 21 genres de Coléoptères néotropicaux (forêts tropicales d’Amérique centrale). Parmi ces taxons, de nombreuses espèces ne sont pas mimétiques ce qui démontre que la ressemblance avec les mouches est une adaptation convergente apparue à plusieurs reprises au cours de l’évolution (adaptation de type homoplastique : traits morphologiques ou physiologiques similaires entre des espèces n’ayant pas d’origine phylogénétique commune).

De nombreux spécimens de collection provenant de musées et dont la biologie est fortement lacunaire demeurent non décrits. La seule clé de détermination de cette sous-famille disponible a été réalisée par l’entomologiste autrichien Karl Maria Heller (1864-1945) en 1894. La caractérisation des genres des Conoderinae est compliquée par l’absence de données phylogénétiques et par la découverte de nombreuses espèces non décrites s’intégrant à plusieurs genres et ne répondant pas aux critères actuels.

Origine géographique

Situation géographique du Parc national de Serra do Cipo (Source : Google maps)

La découverte de T. sarcophagoides a été faite par l’entomologiste T. J. Guerra au cours d’observations botaniques dans la réserve patrimoniale de Vellozia, une aire privée de « Campos Rupestres » comprise entre 1100 m et 1400 m d’altitude, située aux environs du Parc national Serra do Cipo, à Santana do Riacho (Minas Gerais) au sud-est du Brésil (voir carte).

 La végétation, typique des montagnes de la région, est constituée de mosaïques de champs ouverts et d’affleurements rocheux où se développent des strates herbacées et d’arbres éparses. Ces écosystèmes abritent une flore diversifiée associée à ces milieux pauvres d’altitude au climat mésothermique : une saison froide entre mai et septembre et chaude entre octobre et avril. Les collectes ont été effectuées d’octobre à mars 2009.

Description morphologique de Timorus sarcophagoides

Spécimen T. Sarcophagoides en collection (Source : Vanin & Guerra, 2012)

Sergio A. Vanin et Tadeu J. Guerra donnent une description complète de Timorus sarcophagoides, accompagnées des observations biologiques et écologiques.

L’espèce a été positionnée comme appartenant a la tribu des Zygopini au vu de caractéristiques morphologiques comme la présence d’un canal rostral formé uniquement par le prosternum. La recherche dans les collections de Curculionidae du Muséum de Zoologie de l’Université de Sao Paulo (MZUSP) a permis de trouver des spécimens aux patterns similaires dont deux, non identifiés, semblant appartenir à la même espèce, l’un provenant de l’état de Minas Gerais (Lagao Santa) et le second de l’état de Rio de Janeiro (Rio de Janeiro). Leur examen a montré, à l’aide de la clé de Heller, que la nouvelle espèce appartenait au genre Timorus (Schoenherr, 1838).

Caractères morphologiques principaux de Timorus sarcophagoides :

  • Longueur (rostre inclus ) : 6,3-8,4 mm pour les mâles et 8,7-10 mm pour les femelles
  • Couleur générale : noire avec des écailles colorées, front ocre, jaune au dessus et derrière l’oeil, écailles blanches sur le rostre
  • Tête : yeux ovales, rostre légèrement plus long que le pronotum et faiblement incurvé, insertion des antennes un peu en arrière du milieu du rostre
  • Prothorax : subtrapézoidale, plutôt convexe et légèrement plus large que long, arrondi aux angles postérieurs
  • Elytres : 1,4 fois plus longue que large, plus large que le prothorax
  • Pattes : fémurs courbés, fémurs postérieurs plus longs que les antérieurs et les média

La tribu des Zygopini est constituée de 33 genres dont 31 se trouvent dans les forêts néotropicales d’Amérique et 2 en Afrique (Cameroun et Tanzanie). Les deux genres déjà présents au Brésil sont Lissoderes (Champion, 1906) et Copturomorpha (Champion, 1906) : Timorus en diffère morphologiquement au niveau du métasternum et des coxa. De plus, Timorus ne peut être rattaché aux 8 autres genres de Zygopini néotropicaux (Arachnomorpha, Microzygops, Philenis, Helleriella, Larides, Phileas et Zygopsella) en raison notamment de lobes postoculaires proéminents et des fémurs postérieurs plus allongés que ceux des pattes antérieures et médianes.

Bien que 5 espèces du genre Timorus aient été décrites au Brésil et 2 en Guyane française, aucune d’elles ne présente un dimorphisme sexuel et une coloration mimétique semblable à T. sarcophagoides : taille du rostre plus grand chez la femelle, présence chez le mâle d’épines thoraciques utilisées dans la sélection intra-sexuelle (lutte pour accéder aux femelles : comportement agonistique).  Cependant, la signification adaptative du dimorphisme sexuel chez les charançons reste controversée car l’histoire de ces Coléoptères demeure mal connue.

Cette espèce est donc la première de ce type à être identifiée en Amérique du sud et dans un environnement de savane.

Biologie de T. sarcophagoides

Psittacanthus robustus sur un arbre hôte (Source : Vanin & Guerra, 2012)

Deux années consécutives d’observation in natura de Timorus sarcophagoides suggèrent que les larves et les imagos s’alimentent exclusivement sur une seule espèce de plante-hôte, le gui Psittacanthus robustus (Loranthaceae). Tadeu J. Guerra a montré que les adultes sont présents uniquement entre les mois de novembre et de février, période de floraison de la plante hôte, où ils consomment les grains de pollen, les étamines et les ovaires après avoir percés les tissus, mais aussi les bourgeons. Les oeufs, pondus en février, sont déposés dans le système racinaire de la plante hôte où les larves, rhizophages (se nourrissant de racines), se développent de mars à septembre.

Larve de T. sarcophagoides dans une racine de P. robustus (Source : Vanin & Guerra, 2012)

Les pupes ont été exclusivement retrouvées à l’intérieur des racines en octobre, suggérant que la métamorphose se termine juste avant le début de la saison des pluies en octobre. Les adultes ont un comportement stéréoptypique de frottement des pattes lorsqu’ils se déplacent imitant celui des mouches. Lorsque les imagos sont dérangés, ils gagnent la face inférieure des feuilles ou de jeunes pousses et fuient à l’opposé du stimulus. Lors d’une capture, les imagos se laissent tomber au sol en restant immobile : thanatos (« faire le mort »).

T. sarcophagoides faisant le mort suite à une capture (Source : Vanin & Guerra, 2012)

L’espèce est diurne : les individus passent la nuit immobile sur les feuilles. Lorsqu’ils se nourrissent, le rostre des imagos pénètre l’intérieur des tissus de la plante. Il leur est alors difficile de fuir rapidement un éventuel prédateur.

Timorus sarcophagoides possède une coloration et un comportement fortement similaires à ceux des mouches Sarcophagidae. De plus, cette espèce ressemble beaucoup à une autre espèce du Panama : Euzurus ornativentris (Lechriopini) (Champion, 1906) (voir photos en fin d’article – Paul Betner).

Ecologie 

Les mouches Sarcophagidae se rencontrent communément dans les environnements à effleurements rocheux tout au long de l’année, mais de manière très abondante entre novembre et mars. Elles sont fréquemment posées sur (suite…)

Les premières plantes à fleurs apparues au trias (-200 millions d’années) se sont diversifiées durant le Crétacé et tout le Tertiaire.

George Poinar (Source :

George Poinar (Source : Sciencefriday)

Cette innovation majeure dans l’évolution des végétaux a permis l’émergence d’association avec d’autres organismes comme les insectes. La co-évolution plantes/insectes a engendré divers degrés de mutualisme (interactions positives entre deux espèces) : la plante offrant une ressource alimentaire et l’insecte, en échange, assurant sa pollinisation.

En 2016, l’entomologiste George Poinar découvre dans de l’ambre les plus anciennes preuves d’une telle association entre les orchidées et les coléoptères. Cette découverte apporte des connaissances intéressantes sur l’histoire évolutive des angiospermes et sur la mise en place des associations plantes/insectes.

Cette découverte est remise en cause par certains spécialistes comme James D. Ackerman. Passion-Entomologie lui a posé la question, retrouvez sa réponse dans l’encadré en bas de page.

Les orchidées

Les orchidées sont des plantes extraordinaires qui ont développé une stratégie unique de dispersion du pollen. Ces grains sont regroupés dans de petites capsules (les pollinies), recouvertes de bandes adhésives (les viscidies), fixées à un support (les caudicules) : l’ensemble de cette structure forme le pollinarium.

Ophrys speculum (Source : Wikipedia)

Ophrys speculum (Source : Wikipedia-CC BY-SA 3.0)

Contrairement aux autres végétaux dont les grains de pollen, libres, sont soumis aux aléas (vent, pluie, pollinisateurs, prédateurs…), ceux des orchidées, protégées par leur pollinie, nécessitent un messager pour polliniser les autres fleurs. Pour cela, les orchidées ont développé une gamme de mécanismes ingénieux afin d’attirer les pollinisateurs potentiels qui sont pour la plupart des insectes. L’attractivité des fleurs est accentuée par exemple par une sécrétion abondante de nectar ou par des systèmes mimétiques (exemple : orchidées de nos contrées du genre Ophrys dont les fleurs imitent les femelles d’abeilles solitaires Eucera sp.) (photo ci-contre).

Association orchidées et insectes
Xanthopan morganii (Sphingidae) (Source : Wikipedia)

Xanthopan morganii (Sphingidae) (Source : Crédit-Esculapio-CC BY-SA 3.0)

Les associations insectes/orchidées revêtent des formes diverses : de la simple visite dans les fleurs pour collecter le nectar à un rôle de pollinisateur spécifique comme le sphinx Xanthopan morgani. Ce papillon nocturne, seul représentant de son genre et plus gros sphinx d’Afrique de l’est et de Madagascar, est le pollinisateur unique de l’orchidée Angraecum sesquipedale, dont la hampe florale mesure 20-35 cm (photo ci-contre).

Parmi ces insectes, les coléoptères trouvent dans les fleurs et les parties végétatives des orchidées, selon les espèces, refuge, ressources alimentaires pour les adultes comme pour les larves. L’attractivité de la plante repose chez certaines espèces d’orchidées sur la sécrétion de molécules spécifiques à un ou plusieurs types de coléoptères : ces plantes sont dites « cantharophiles » (= « amis des cantharides »), pollinisées par des coléoptères.

Au printemps de 2016, le paléo-entomologiste américain George Poinar, Professeur au Département de biologie intégrative à l’Université de l’Oregon, apporte les premières preuves de l’existence lointaine de cette association de pollinisation coléoptères/orchidées grâce à la découverte de deux fossiles dans des morceaux d’ambre datés de 20-25 millions d’années.

Sur le premier spécimen, un charançon (Curculionidae-Cryptorhynchinae), provenant de la Cordillère septentrionale de République Dominicaine (photo 1), sont attachés des (suite…)

Chez les insectes, les ailes sont soumises à des fortes pressions de sélection naturelle pour le camouflage, le mimétisme et la coloration d’avertissement. Les motifs et les couleurs des ailes de papillons constituent par exemple de bons modèles d’études de ces processus. Les changements au niveau génétique engendrent des modifications dans la combinaison des pigments et dans celle de leur position relative au cours du développement des ailes en phase larvaire et durant la métamorphose.

En Amérique Latine et du Sud, les papillons du genre Heliconius sont particulièrement intéressants à ce sujet. Ils présentent une large diversité de pattern (type de motif) mais qui converge dans chaque région géographique au point que toutes les espèces se ressemblent. Depuis de nombreuses années, les scientifiques essaient de comprendre quels sont les mécanismes génétiques et évolutifs à l’origine de l’apparition de cette diversité morphologique.

L’équipe, menée par Richard W.R. Wallbank (université de Cambridge), apporte des éléments de réponse. Par des analyses génétiques complexes de plusieurs espèces d’Heliconius, ces scientifiques ont mis en évidence des phénomènes de recombinaison et d’introgression de certains gènes survenus entre les espèces et les populations au cours de leur histoire évolutive. Ces mécanismes favorisent l’émergence de nouveaux patterns qui seront sélectionnés dans les populations et qui permettront ainsi aux espèces d’évoluer rapidement.

L’un des principaux obstacles à l’innovation de l’évolution est la contrainte des changements génétiques imposée par la fonction existante. En effet, les mutations conférant des phénotypes avantageux (aspect d’un trait morphologique) pour un caractère nouveau entraine souvent des effets négatifs sur d’autres traits influencés par le gène concerné (effet pléïotropique).

Ce fonctionnement pléïotropique de certains gènes restreint l’apparition de nouveautés phénotypiques et donc la diversité des espèces. Par exemple, les gènes contrôlant le développement des ailes chez les insectes ont peu été modifiés au cours de l’évolution car ils sont soumis à une forte pression de sélection. Les profils d’expression de ces gènes sont ainsi similaires entre les mouches et les papillons.

Diversité des patterns de plusieurs espèces d'Amazonie - 1ère ligne : H. burneyi huebneri, H. aoede auca et H. xanthocles Zamora - 2ème ligne : H. timareta f. timareta, H. doris doris et H. demeter ucayalensis - 3ème ligne : H. melpomene malleti, H. egeria homogena et H. erato emma - 4ème ligne : H. elevatus pseudocupidineus, Eueides heliconioides eanes et E. tales calathus - 5ème ligne : Cretonne phyllies (Source : Wallbank et al., 2015)

Figure 1 : Diversité des patterns de plusieurs espèces d’Amazonie – 1ère ligne : H. burneyi huebneri, H. aoede auca et H. xanthocles Zamora – 2ème ligne : H. timareta f. timareta, H. doris doris et H. demeter ucayalensis – 3ème ligne : H. melpomene malleti, H. egeria homogena et H. erato emma – 4ème ligne : H. elevatus pseudocupidineus, Eueides heliconioides eanes et E. tales calathus – 5ème ligne : Cretonne phyllies (Source : Wallbank et al., 2016)

Cependant, des études ont montré qu’il existait des structures génétiques permettant de contourner ces contraintes. Elles sont constitués d’éléments juxtaposés, dits modules, codant pour des domaines spécifiques, où la modification de l’un d’entre eux ne perturbe pas l’expression des autres. Ce principe semble être à l’origine de la diversité morphologique.

De tels éléments ont été découverts chez les Heliconius (thématique sur laquelle j’ai travaillé en 2009, rendez-vous en bas de page). Ces papillons, qui se rencontrent en Amérique Latine et du Sud, regroupent de nombreuses espèces aux motifs et aux couleurs d’une grande diversité. Dans une même localité géographique, l’ensemble des espèces présente une structuration de la coloration des ailes identique. Cette convergence mimétique est particulièrement remarquable pour les 11 espèces d’Heliconius au phénotype appelé « Dennis-Ray » : taches rouges à la base des ailes antérieures (Dennis) et rayures rouges sur les ailes postérieures (Ray) (voir figure 1).

Quels sont les processus génétiques et évolutifs qui ont ainsi permis à toutes ces espèces, parfois phylogénétiquement éloignées, d’évoluer vers un pattern similaire ? 

C’est ce à quoi a voulu répondre l’équipe de Wallbank.

Pour cela, les scientifiques ont entrepris des analyses génétiques sur Heliconius melpomene et d’espèces proches comme H. elevatus et H. timareta pour identifier les modules associés aux éléments à l’origine des phénotypes Dennis et Ray.

Leurs résultats révèlent une histoire évolutive plus complexe que les scientifiques le supposaient !

Les analyses génomiques ont été réalisées à partir de (suite…)

Les fourmis champignonnistes ont la particularité de se nourrir exclusivement d’un champignon Basidiomycète, qu’elles cultivent sur un substrat alimenté par la collecte de morceaux de végétaux (feuille, fleurs, fruits) (vidéo en bas de page). Les deux espèces entretiennent une relation mutualiste symbiotique d’inter-dépendance totale en co-évolution depuis près de 67 millions d’années.

Il s’avère que ce substrat peut être parasité par un autre champignon du genre Escovopsis. Malgré la découverte du parasite il y a 25 ans, les relations qu’entretiennent ce cortège d’espèces demeurent quasiment inconnues.

C’est pourquoi, une équipe menée par le scientifique brésilien Lucas A. Meirelles (California Institute of Technology) a entrepris l’une des études les plus importantes concernant ce parasite de fourmis. Elle souhaitait comprendre les relations évolutives et phylogénétiques existantes entre les fourmis, le Basidiomycètes et le champignon parasite. Après des années de collecte à travers l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud, d’analyses moléculaires et génétiques, et d’observations par microscopie, ses résultats viennent d’être publiés.

Ils ont permis tout d’abord le recensement de 61 nouvelles souches de ce champignon parasite, puis de révéler, contre toute attente, l’aspect généraliste de ce parasitisme.

Minor cultivant le champignon (référence de l'image http://www.alexanderwild.com/Ants/Taxonomic-List-of-Ant-Genera/Atta/)

Ouvrières du genre Atta cultivant le champignon Basidiomycète (Source :  Alexander Wild)

Les fourmis champignonnistes sont au nombre de 250 espèces réparties en 16 genres. Elles entretiennent les relations symbiotiques les plus complexes et les plus fascinantes de la nature. Le degré de co-adaptation morphologique, physiologique et comportementale est tel que les deux espèces ne peuvent survivre seule : mutualisme symbiotique (pour en découvrir davantage, lire ces articles : Les fourmis du genre Atta et Adaptation symbiotique).

Ce sont pour ces raisons que ces insectes sont fortement étudiés dans le but de comprendre les mécanismes évolutifs, adaptatifs et génétiques à l’origine de la mise en place de telle relation symbiotique. Des champignons parasites ont su intégrer et exploiter ce mutualisme. Certains genres comme TrichodermaSyncephalastrum et Fusarium, sont cosmopolites et se rencontrent en dehors des colonies de fourmis champignonnistes. Cependant, le champignon parasite du genre Escovopsis est quant à lui spécifiquement lié à ces fourmis.

Les premières études suggéraient que chaque genre et chaque lignée de fourmis abritait une lignée spécifique du parasite. Par exemple, 3 populations géographiquement éloignées d’une espèce de Trachymyrmex (Panama, Equateur, Trinidad) seraient infectées par 3 souches monophylétiques (issues d’un même ancêtre commun) de Escovopsis. Plus généralement, les scientifiques pensaient qu’à chaque genre de fourmis était associée une lignée spécifique du parasite, cette spécificité étant acquise par co-évolution.

C’est pour vérifier ces hypothèses et apporter des connaissances sur la diversité de Escovopsis en Amérique du Sud (berceau de la diversité en fourmis champignonnistes), que l’équipe de scientifiques à débuté ses travaux au début des années 2000.

Les recherches ont consisté dans un premier temps à (suite…)

Les blattes, les termites et les mantes-religieuses, malgré des différences morphologiques et comportementales évidentes, possèdent un même ancêtre commun et appartiennent à l’ordre des Dictyoptères. La faible quantité de fossiles disponibles et leur état peu exploitable, rendent la compréhension de leur histoire évolutive difficile et complexe. De nombreuses incertitudes et controverses demeurent quant à la phylogénie des différentes familles et de leur place dans la classification.

C’est pourquoi une équipe de scientifiques, menée par Frédéric Legendre du Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (MNHN), a entrepris des études basées à la fois sur des analyses moléculaires et fossiles de façon à préciser l’histoire de ces événements évolutifs pour apporter de nouvelles données. Leur résultats montrent que les premiers Dictyoptères seraient apparus au Paléozoïque, durant la période Carbonifère/Permien, il y a -310 millions d’années. Le taxon des blattes, longtemps considéré comme le plus ancien des trois, est en réalité plus récent (-275 millions d’années), apparu secondairement de celui des mantes-religieuses (-300 millions d’années). Enfin, l’apparition des termites remonteraient à la limite Jurassique/Crétacé (-150 millions d’années), réfutant l’hypothèse d’une apparition au Trias (-250 millions d’années).

La phylogénie est la science  des liens de parenté entre les espèces actuelles et fossiles : elle permet de retracer l’histoire des événements évolutifs du monde vivant. La compréhension de l’origine et de la diversification des organismes au cours de l’évolution requiert la possession d’archives fossiles très riches.

Photo 1 : blatte fossile du Crétacé (-125 millions d'années) (Source : Chine -  Province de Liaoning - Fossilmuseum.net)

Photo 1 : blatte fossile du Crétacé (-125 millions d’années) (Source : Chine – Province de Liaoning – Fossilmuseum.net)

Chez les insectes, les études phylogénétiques sont particulièrement difficiles en raison d’archives fossiles rares, limités et, la plupart du temps, peu exploitables (Photo 1). Pour pallier à ce manque, les scientifiques ont recours aux analyses moléculaires et génétiques d’espèces actuelles qui, combinées aux données fossiles, morphologiques et environnementales, permettent de déterminer leurs liens de parenté.

L’équipe de Frédéric Legendre s’est intéressée à l’ordre des Dictyoptères, qui regroupe les blattes (sous-ordre des Blattodea), les termites (sous-ordre des Isoptera) et les mantes-religieuses (sous-ordre des Mantodea) dont l’histoire évolutive demeure encore controversée.

Leur étude a consisté à analyser et à comparer des échantillons d’ADN provenant de 800 taxons, représentant une large gamme de la diversité actuelle, calibrée avec les données fossiles aux synapomorphies claires (caractère présent chez deux espèces et hérité d’un ancêtre commun).

Les résultats de leur étude, publiée le 22 juillet 2015, apportent un regard nouveau sur (suite…)

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…)

Menacés, les coléoptères bombardiers pulvérisent de leur abdomen un liquide défensif irritant par une succession de jets très rapides. Ce phénomène prend naissance dans les glandes pygidiales, où deux réactifs se mélangent, provoquant une explosion sous forte pression et la libération de ce liquide. Les mécanismes internes et anatomiques permettant cette prouesse viennent d’être décrits par l’équipe américaine d’Eric M. Arndt du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Le contrôle des jets se fait par un mécanisme de rétroaction passif autonome ne nécessitant pas de voie nerveuse et musculaire.

Les coléoptères bombardiers appartiennent à la famille des carabes (Carabidae) et à la tribu des Barchinini (figure 1A). Ces insectes ont la faculté d’expulser un liquide défensif sous pression par des jets successifs afin d’en pulvériser sur ce qui les menace, un prédateur par exemple (voir video en fin d’article). Ce liquide défensif, issu des glandes pygidiales, est composé d’un mélange de plusieurs molécules dont les p-benzoquinones : un composé irritant employé par l’ensemble des arthropodes.

Cependant, les bombardiers sont les seuls insectes qui utilisent une réaction chimique interne explosive pour expulser cette molécule. La réaction induit également de la chaleur.

La pulvérisation du liquide est particulièrement impressionnante : une température proche de 100°C, des portées de plusieurs centimètres, une vitesse avoisinant les 10m par seconde!

Chez l’espèce Stenaptinus insignis, la fréquence d’émission des jets se situe entre 368Hz et 735Hz, donnant ainsi l’impression d’une pulvérisation unique (fréquence proche du battement des ailes d’un insecte en vol : lire cet article).

Description anatomique du système défensif

Les glandes pygidiales sont composées de trois éléments : 1) la chambre réservoir (RSC), 2) la chambre de réaction (RXC), 3) un canal de sortie (EC) donnant sur l’extrémité de l’abdomen (voir figure 1B). (suite…)

Les insectes possèdent des capacités de vol allant bien au-delà de ce que peuvent produire les ingénieurs en robotique. Toutefois, le contrôle des manoeuvres et de la posture durant le vol reste à ce jour lacunaire.

Chez les mouches (Diptères), des organes spécialisés : les haltères (ailes postérieures modifiées), apportent des renseignements sur la position du corps (rotation) dans l’espace en jouant un rôle de gyroscope (force de Coriolis) (lire les articles sur le vol des insectes : anatomie et aérodynamique).

Les forces de torsion s’exerçant sur les haltères sont détectées par des mécanorécepteurs : les sensilles campaniformes (pour en savoir cet l’article).

Ne possédant pas d’haltères, les autres familles d’insectes utilisent d’autres structures pour prendre en compte de paramètre : c’est ce qu’a souhaité découvrir l’équipe mené par A.L. Eberle de l’Université de Washington (Etats-Unis).

Pour cela, les scientifiques ont reproduit une aile artificielle en plastique de papillon : celle de Manduca sexta, qu’ils ont fixé à un axe et fait battre à une fréquence de 25Hz.

Schéma de l'aile artificielle et les différents axes de rotation (source :

Schéma de l’aile artificielle et les différents axes de rotation (Source : Eberle et al. – Journal of the Royal Society (2015))

A l’aide de modèles informatiques et de robotique, ils ont observé et comparé les dynamiques structurelles tridimensionnelles : les déformations et les forces de torsion, subies par l’aile pour différentes orientations de son axe (voir schéma ci-contre).

L’équipe a mis en évidence l’existence de forces de torsion et de flexion s’exprimant à la base de l’aile lors de modifications de son axe. Les nombreuses sensilles campaniformes de la base de l’aile apportent ainsi des informations gyroscopiques à l’insecte, comme le font les haltères des mouches.  Ces mécanorécepteurs détectent les modifications structurelles de l’aile durant le vol (pression à la surface de la cuticule), renseignent l’insecte sur sa position dans l’espace et lui permettent de contrôler sa stabilité.

La découverte de cette nouvelle fonction des ailes d’insectes permet d’en apprendre davantage sur les mécanismes mis en jeu dans le vol. Cependant, les relations entre la flexibilité de l’aile et le système de contrôle ne sont pas encore bien établies.

Cette étude, soutenue par l’Air Force Office, a pour objectif de transférer ces connaissances à l’élaboration de robots volant miniatures basés sur le vol des insectes (biomimétisme).

Source :

– Eberle A.L. ; Dickerson B.H. ; Reinhall P.G. & Daniel T.L. (2015) : A new twist on gyroscopic sensing : body rotations lead to torsion in flapping, flexing insect wings. Journal of the Royal Society Interface. 12:104 (lien ici)

La découverte d’une nouvelle famille de lépidoptère, inédite depuis les années 1970, a été faite avec la capture d’un petit papillon sur « Kangaroo Island » (Australie). Une équipe australienne, menée par N.P. Kristensen, vient de décrire la famille des Aenigmatineidae. Des études morphologiques et génétiques sur ces spécimens permettent de reconsidérer une grande partie de l’histoire évolutive et de la classification des lépidoptères. L’évolution de ces insectes semble plus complexe que les scientifiques pouvaient le penser auparavant.

Les papillons (Lepidoptera) actuels appartiennent quasi-uniquement (99%) au phylum (groupe) des Hétéroneures : nervation des ailes antérieures et postérieures différentes et associées durant le vol. A l’opposé, les Homoneures possèdent des ailes antérieures et postérieures aux nervures identiques : un caractère primitif considéré comme ancestral.

Les papillons sont regroupés en deux catégories :

  • Les Glossata dont les pièces buccales sont modifiées en « trompe » (proboscis) ayant la faculté de s’enrouler sur elle-même chez les imagos (lire cet article), qui intègrent l’ensemble des hétéroneures, la famille des Neopseustidae et ainsi que le groupe Exoporia ;
  • Les Aglossata qui gardent des mandibules et des mâchoires fonctionnelles non spécialisées à l’état adulte : un trait anatomique ancestral, qui se retrouve chez les Agathiphagidae, les Micropterigidae et les Heterobathmiidae.
Espèce Aenigmatinae glatzella : (a) mâle, (b) femelle sur sa plante hôte, (c) chenille sur plante hôte

Photo 1 : Espèce Aenigmatinea glatzella : (a) mâle, (b) femelle sur sa plante hôte, (c) chenille sur plante hôte (Source : Kristensen et al. (2015) – Opus cité, p.8)

L’intérêt de cette nouvelle espèce, Aenigmatinea glatzella (voir photo ci-contre), est qu’elle présente à la fois des caractères anatomiques ancestraux comme des ailes homoneures, et « modernes » (qui se retrouvent chez les papillons actuels). Les scientifiques ont entrepris des analyses morphologiques et génétiques pour déterminer la place de sa famille au sein de l’arbre phylogénétique et de la classification des lépidoptères.

Ces résultats montrent que Aegnimatinea glatzella est proche phylogénétiquement des Hétéroneures et des familles Acanthopteroctetidae et Neopseustidae (voir illustration 1 en bas de page). 

Morphologiquement, cette espèce, malgré des pièces buccales atrophiées à l’état adulte, présente des caractéristiques propres aux Glossata comme une absence de commissure tritocérébrale libre (zone de liaison entre le proto-cérébron et le deutéro-cérébron, partie antérieure du cerveau de l’insecte), une cuticule des lentilles des ocelles (oeil simple) épaissie et la structure du premier spirale thoracique.

De plus, les chenilles de A. glatzella ont la particularité de (suite…)