Phylogénie des Dictyoptères : origine des blattes, des termites et des mantes-religieuses


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 l’évolution de ces insectes, ainsi que sur la mise en place de comportements sociaux et de relations symbiotiques digestives et intracellulaires (voir illustration 1 en bas de page) (Pour en savoir plus sur les relations symbiotiques chez les insectes sociaux : lire cet article).

Depuis le 19ème siècle, le sous-ordre des blattes est considéré comme le plus ancien des Dictyoptères par la présence de nombreux fossiles du Paléozoïque et du Mésozoïque. L’hypothèse propose que les blattes seraient des formes ancestrales des termites et des mantes-religieuses, hypothèse qui repose sur des caractéristiques morphologiques : un ovipositeur (organe de ponte) présent chez les formes fossiles et absent chez les espèces contemporaines, et par d’autres traits morphologiques sur les ailes et les pièces buccales, bien que difficilement interprétables. L’équipe du MNHN montre que les blattes seraient apparues non pas au Dévonien (-400 millions d’années), mais plus récemment, durant le Permien (-275 millions d’années).

Photo 2 : Empusa pennata femelle (Source : Benoît GILLES

Photo 2 : Empusa pennata femelle (Source : © Benoît GILLES)

L’apparition des mantes-religieuses (photo 2), considérée comme postérieures aux blattes et aux termites, s’avère en fait bien plus précoce et antérieure à ces deux groupes. Les scientifiques fixent en effet l’émergence des premiers ancêtres des mantes aux alentours de -300 millions d’années (fin Trias-début Jurassique) pour ensuite se diversifier vers -185 millions d’années. Cette estimation semble compatible avec la découverte récente de nouveaux fossiles.

Les termites, quant à eux, seraient apparus plus récemment, vers -150 millions d’années (limite Jurassique-Crétacé), réfutant l’idée d’une apparition au Trias (-250, -200 millions d’années), hypothèse proposée par Hasiotis & Dubiel (1995) à la suite de la découverte de « termitières » datées de la fin du Trias (-215 millions d’années). Des études ont montré dernièrement que ces nids fossiles ne permettaient pas de conclure à la présence de termites à cette période car ils pouvaient être construits par d’autres arthropodes. Les termites, ayant été les premiers insectes à développer l’eusocialité (société animale où les individus sont regroupés en castes, où la reproduction est restreinte à quelques individus et où coexistent au moins deux générations adultes prenant soins des jeunes), d’autres types de fossiles, comme des ouvrières stériles ou des traces de sutures sur le thorax causées par la perte des ailes suite à la reproduction d’une reine, pourraient constituer de meilleures preuves.

Cette étude soulève des interrogations :

  • Connaissant le rôle majeur des termites dans les écosystèmes comme décomposeurs de la matière organique, on peut se demander comment les écosystèmes chauds fonctionnaient avant leur apparition. Quels organismes jouaient ce rôle au Trias par exemple? La même question se pose concernant les coprophages (qui s’alimentent de matières fécales), rôle joué actuellement pas divers Coléoptères et Diptères (mouches), des groupes d’insectes apparus plus récemment, au Cénozoïque.

Les scientifiques suggéraient jadis que les premiers Dictyoptères étaient détritivores (blattes et termites) et qu’au cours de l’évolution, les ancêtres des mantes-religieuses auraient acquis un régime carnivore.

Or, cette étude suggère que les événements évolutifs sont inversés. A l’origine, les Dictyoptères étaient des insectes carnivores comme le confirme l’ancienneté des mantes religieuses. Au cours de l’évolution, de nouvelles adaptations ont abouti à l’apparition des blattes dans un premier temps puis des termites plus récemment.

De nombreuses zones d’ombres demeurent cependant. Les recherches futures devront répondre à ces questions et préciser les événements chronologiques à l’aide de données phylogénétiques et fossiles complémentaires.

Illustration 1 : Arbre phylogénétique simplifié de l'ordre des Dictyoptères (Source : Legendre et al., 2015)

Illustration 1 : Arbre phylogénétique simplifié de l’ordre des Dictyoptères (Source : Legendre et al., 2015 – Modifié par B. GILLES)

Source :

– Legendre F. et al., (2015) : Phylogeny of Dictyoptera : Dating the origin of cockroaches, praying mantises and termites with molecular data and controlled fossil evidence. PLOS One, 10(7) – Article original à lire ici


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