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Savez-vous ce qu’est un parasitoïde ? Si oui, vous savez aussi à quel point leur cycle biologique est fascinant. Si non, vous le saurez bientôt grâce à cet exemple détaillé.

Un article écrit par le spécialiste Pascal Rousse pour Passion-Entomologie, un grand merci à l’auteur d’avoir accepté de partager sa passion pour ces insectes étonnants. Retrouvez la présentation de l’auteur en milieu d’article.

Commençons par une définition en simplifiant un peu et en suivant les notes pour ceux qui aiment la précision. Un parasitoïde, c’est un insecte (1) dont les stades juvéniles vont se développer sur, ou dans un autre animal appelé hôte (2). A la grande différence des parasites, les parasitoïdes tuent obligatoirement leur hôte pour parachever leur développement. Alors qu’au contraire, si un parasite tel qu’un pou, un ténia ou une douve provoque la mort de son hôte définitif, il meurt avec lui.

L’exemple illustré ici est celui d’un parasitoïde dit « koïnobionte« , un parasitoïde qui maintient son hôte en vie et en manipule la physiologie pour assurer le développement de sa propre descendance. L’hôte n’est tué qu’au moment final du développement du parasitoïde. Dans ce type d’interaction longue, le parasitoïde grignote lentement son hôte de l’intérieur, tout en épargnant sciemment ses organes vitaux et en jouant à cache-cache avec son système immunitaire. Et il ira parfois jusqu’à faire de l’hôte mourant le garde du corps de ses tortionnaires.

Femelle adulte de C. glomerata parasitant une chenille de premier stade de P. brassicae sur une feuille de chou (Source : Hans Smids)

Femelle adulte de C. glomerata parasitant une chenille de premier stade de P. brassicae sur une feuille de chou (Source : Hans Smids)

Commençons par une présentation chronologique des acteurs. Au départ, il y a un chou, Brassica oleracea. Ce chou attise l’appétit d’une chenille, la bien nommée piéride du chou Pieris brassicae. Mais cette piéride est elle-même convoitée par un parasitoïde baptisé Cotesia glomerata (3). La photo ci-contre montre comment une femelle de C. glomerata injecte ses oeufs à l’intérieur du corps d’une chenille de premier stade, à l’aide de l’ovipositeur situé à l’extrémité de son abdomen et qui fonctionne à la façon d’une seringue. A partir de ce moment, la chenille est condamnée. Lentement, mais irrémédiablement condamnée.

La suite est superbement mise en scène dans cette vidéo du National Geographic (voir aussi en bas de page). Les jeunes chenilles ont continué leur propre développement, en dévorant des feuilles du chou et en emmagasinant ainsi des réserves qui seront utiles pour le parasitoïde. Plus tard, au moment d’achever leur développement larvaire, les larves de C. glomerata percent la cuticule de la chenille grâce à leurs mandibules puis effectuent leur nymphose à l’extérieur. Curieusement, la chenille semble à peu près indifférente à cette émergence multiple, alors qu’elle est bien vivante comme en témoigne la suite : non seulement elle tisse un cocon de protection autour des nymphes du parasitoïde, mais de surcroît elle les protège par de violents soubresauts contre de nouveaux arrivant qui semblent intéressés par la scène. Que se passe-t-il ?

Ces nouveaux arrivant sont ce que l’on appelle des (suite…)

Interview de Henri-Pierre ABERLENC
Entomologiste au CIRAD
Campus de Baillarguet – Montferrier-sur-lez

Henri-Pierre ABERLENC est un entomologiste travaillant au sein du CIRAD, il est naturaliste, taxonomiste et spécialiste des espèces tropicales.

Je remercie Henri-Pierre ABERLENC d’avoir répondu avec autant d’enthousiasme à mes questions et de nous offrir cette interview vraiment passionnante.

  • Vous êtes ingénieur entomologiste pour le CIRAD et au sein du CBGP, pouvez-vous nous présenter l’organisation et le rôle de ces structures ?

Le CIRAD (Centre International de Recherche Agronomique pour le Développement) est un institut français public de recherche agronomique, principalement (mais pas exclusivement) dans les régions tropicales. Il a des agents dans de nombreux pays, une administration parisienne et un centre de recherche à Montpellier. Le CBGP (Centre de Biologie pour la Gestion des Populations) est une UMR (Unité Mixte de Recherche) basée à Montpellier qui rassemble des chercheurs, des ingénieurs, et des techniciens de l’INRA, de l’IRD, du CIRAD et de Montpellier SupAgro. On y mène des recherches scientifiques pointues sur des organismes d’intérêt agronomique (espèces invasives, ravageurs, auxiliaires…) ou sur des problématiques de biodiversité et de phylogénie. En tant qu’entomologiste au CIRAD, nous sommes avec mes collègues détachés au CBGP.

  • Depuis combien de temps travaillez-vous pour le CIRAD? Quel a été votre parcours?

Je suis entomologiste au CIRAD depuis 1982. Mon parcours a été atypique et je ne crois pas qu’il serait encore possible aujourd’hui, car désormais tout est calibré dans des filières académiques, règles, lois et procédures encore non contraignantes ou impensables il y a une trentaine d’années. Pour ce genre de parcours (devenir un chercheur scientifique moderne), il faut être matheux et avoir un formatage et une mentalité qui me sont étrangers.

Henri-Pierre ABERLENC (Source : CIRAD)

Henri-Pierre ABERLENC (Source : CIRAD)

Comme Obelix, je suis tombé dans la marmite quand j’étais petit : je ne pourrais imaginer ma vie sans que l’entomologie y tienne sa part, une part importante mais pas exclusive, car je m’intéresse à trop de choses pour pouvoir me cantonner à une seule ! (c’est d’ailleurs le cas en entomologie : je ne cesse de toucher à tout, et à trop embrasser je ne me suis jamais spécialisé). L’entomologie est une « violente amour », et l’enthousiasme de mes 11 ans remonte très vite à la surface dès que je tombe sur une nouvelle merveille ! Trop hédoniste et n’ayant jamais été matheux, je n’ai pu faire d’études scientifiques, malgré des notes excellentes en Biologie et Géologie et passables en Chimie.

J’ai donc été recruté comme technicien par le patron (Philippe BRUNEAU DE MIRE, un naturaliste complet comme on n’en voit guère) du laboratoire de faunistique (où l’on faisait de l’identification d’insectes) après qu’il ait testé mes connaissances et mon savoir-faire entomologiques. Heureux temps où un patron de labo pouvait recruter lui-même dans son équipe un non diplômé après l’avoir jaugé sur le plan humain et sur ses seules compétences, et non comme maintenant selon ses diplômes et via un jury et via une procédure rigide sensée être neutre et équitable (mais aux dés souvent pipés en sous-main en réalité). Ensuite, j’ai beaucoup appris sur le tas et j’ai pu (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…)

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…)

Pour la plupart des gens, les insectes sont de toutes petites bêtes qui courent, volent ou nagent autour de nous.

Or, quelques espèces présentent des mensurations dépassant largement celles de certains mammifères, oiseaux ou amphibiens!

Record de Longueur
Photo 1 : Datuk Chan Chew avec la femelle Phobaeticus chani au Muséum d'Histoire Naturelle de Londres (Source : Natural History Muséum - 2008)

Photo 1 : Datuk Chan Chew avec la femelle Phobaeticus chani au Muséum d’Histoire Naturelle de Londres (Source : Natural History Muséum – 2008)

Le record de longueur est détenu par un phase femelle de l’espèce Phobaeticus chani (famille des Phasmatidae) : 35,7cm de corps et 56,7cm avec les pattes (voir photo 1). Ce spécimen, offert au Muséum d’Histoire Naturelle de Londres par Datuk Chan Chew (photo), dont le nom a été donné à l’espèce, bat le précédent record de 2,5cm, détenu par une autre espèce du même genre : Phobaeticus kirbyi.

Photo 2 : Oeuf de Phobaeticus chani avec ces excroissances aplaties (Source : Natural History Museum - 2008)

Photo 2 : Oeuf de Phobaeticus chani avec ces excroissances aplaties (Source : Natural History Museum – 2008)

Décrit en 2008, seuls 3 spécimens (2 mâles et 1 femelle) ont été découverts à ce jour dans les forêt tropicales de l’île de Bornéo (état malaisien de Sabah). Vivant dans la canopée (cimes des arbres), son observation est extrêmement difficile. L’écologie et la biologie de cette espèce demeurent inconnues.

Ses oeufs présentent une caractéristiques uniques chez les insectes : deux excroissances aplaties formant des « ailes » situées de chaque coté dont le rôle est d’augmenter la portance lors de la chute après la ponte (photo 2). Ce mécanisme de dispersion par le vent (anémochorie) permet ainsi à l’oeuf de dériver dans l’air pour tomber loin de la zone de ponte, augmentant ainsi les chances de survie de la progéniture. De nombreuses espèces de végétaux, comme l’érable, le tilleul et le pin maritime, ont également développé l’anémochorie comme moyen de propagation.

Record de poids

Le record de poids revient à deux espèces de coléoptères : Titanus giganteus et Goliathus goliathus, des noms plus qu’évocateurs! (suite…)

A l’académie des Sciences Naturelles de l’Université de Drexel (Philadelphie, Pennsylvanie), un étrange papillon de l’espèce Lexias pardalis est sorti de sa chrysalide. Ce papillon présente une caractéristique rare et incroyable : le gynandromorphisme (voir photo).

Un insecte gynandromorphe est constitué à la fois de cellules femelles et de cellules mâles, une anomalie qui survient dès le début du développement embryonnaire lorsque les chromosomes sexuels d’une des premières cellules ne se répartissent pas normalement au cours de la division. Ainsi, une cellule portant les chromosomes sexuels XXYY, au lieu de se diviser en deux cellules mâles XY, se divise en une cellule X (femelle) et une XYY (mâle).

Papillon gynandromorphe de l'espèce Lexias pardalis (Source photo : Isa Betancourt/ANSP)

Papillon gynandromorphe de l’espèce Lexias pardalis (Source photo : Isa Betancourt/ANSP)

Chez les papillons, un très fort dimorphisme sexuel (différence de taille et de couleur entre les deux sexes) existe. Parfois, ces cellules sont mélangées entre elles (répartition « mosaïque »), les différences phénotypiques (morphologiques) ne sont alors pas visibles. Dans d’autres cas, plus rares, la répartition suit un axe central (gynandromorphisme « bilatéral ») ce qui provoque l’émergence d’un papillon asymétrique qui présente d’un côté la coloration et la taille d’un papillon mâle et de l’autre côté, les caractéristiques femelles (voir photo).

C’est ce deuxième cas de figure qui est survenu chez ce spécimen de l’espèce Lexias paradalis (de la famille des Nymphalidae), originaire d’un élevage de l’île de Penang en Asie du sud. Le phénomène est d’autant plus impressionnant ici que le dimorphisme sexuel de cette espèce est particulièrement important.

Source : The Academy of Natural Sciences of Drexel University – Unusual Butterfly makes rare appearance – Philadelphia, 7 janvier 2015 (lien vers l’article ici)

Les insectes sont les seuls invertébrés ayant acquis la capacité de voler (place des insectes dans la classification, lire cet article). Contrairement aux autres animaux volant comme les oiseaux et les chauve-souris, où les ailes sont issues des membres antérieurs, celles des insectes ont une structure et une origine totalement différentes. Leur origine et leur histoire évolutive restent encore confuses et controversées. D’un système simple au début, le fonctionnement des ailes s’est avéré par la suite d’une incroyable complexité!

Origine et évolution

Les premiers insectes ailés fossiles connus sont datés du Paléozoïque (ère primaire : 545-245 millions d’années) et sont tous terrestres. L’acquisition des ailes et du vol a permis une explosion de diversité de familles (Hyménoptères, Lépidoptères, Diptères…), de genres et d’espèces (lire cet article). L’avantage évolutif procuré fut gigantesque : meilleure dispersion (recherche de nourriture, d’environnements favorables…etc.), capacité à fuir les prédateurs, meilleure stratégie reproductive. Cet avantage fut tel qu’aujourd’hui, les insectes ailés ou « Ptérygotes » constituent la quasi-totalité des espèces d’insectes. Les insectes non ailés dits « Aptérygotes » ne représentent, eux, qu’une faible minorité des espèces.

Deux théories ont été proposées pour expliquer l’origine des ailes des insectes.

  • La première, plus traditionnelle et supportée par des évidences expérimentales et des modélisations théoriques, suggère que la sélection naturelle aurait agi sur des insectes arboricoles (« Protoptérygotes« ), munis d’excroissances sur le thorax et effectuant du vol plané, en favorisant l’élargissement de ces organes et en mettant en place les innovations techniques et biologiques pour battre des ailes (certaines espèces de fourmis contrôlent leur chute avec leurs pattes : ici).
  • Selon les tenants de la seconde, le vol serait issu d’insectes semiaquatiques utilisant des excroissances thoraciques pour écumer l’eau, à la manière des larves d’Ephéméroptères et de Plécoptères : la sélection naturelle leur aurait permis de quitter le milieu aquatique pour celui des airs.
Description des différentes éléments d'une patte de crustacé (crustacea.academic)

Différentes éléments d’une patte de crustacé (Source : crustacea.academic)

Ces dernières décennies, la paléo-entomologiste tchèque Jarmila Kukalova-Peck a présenté une nouvelle théorie. Selon elle, chez les arthropodes comme les crustacés, les pattes sont ramifiés (« biramés »), avec un appendice dorsal ou externe (exopodite) et un appendice ventral ou interne (endopodite), une anatomie qui n’est pas retrouvée chez les insectes où les pattes ne sont constituées que d’un appendice (voir illustration). L’idée est que les ailes seraient issues d’exopodites modifiées (2ème et 3ème paires), tandis que la première paire aurait été perdue ou incorporée au thorax.

Cette théorie a l’avantage d’expliquer, contrairement aux deux autres, de la mise en place d’une (suite…)

Description générale des différents types de pièces buccales des insectes adaptées au régime alimentaire

Les insectes, présents sur terre depuis au moins 479 millions d’années (lire cet article), ont pu conquérir tous les types de milieu et d’environnement grâce à leur capacité d’exploiter l’ensemble des ressources alimentaires de ces milieux. La sélection naturelle a favorisé, au cours de l’évolution, l’adaptation de pièces buccales spécialisées au régime alimentaire de l’espèce, voire même à une période précise du cycle de développement de l’insecte (exemple : chenille/papillon).

On a tous pu observer des insectes en train de se nourrir, papillons, mouches, coléoptères… etc., vous avez sans doute remarqué la grande diversité des modes d’alimentation et des types de pièces buccales. Certains broient leur nourriture comme les chenilles (Lépidoptères), les Coléoptères et les Hyménoptères (guêpes, fourmis), d’autres aspirent comme les moustiques (Diptères) et les punaises (Hémiptères), d’autres lèchent comme les mouches (Diptères) et d’autres ne s’alimentent pas à l’état adulte (imago) et ont des pièces buccales atrophiées (Lépidoptères, Plécoptères, Coléoptères….). Ces types ont été classées en 3 grandes catégories :

  1. les « broyeurs« 
  2. les « piqueurs« 
  3. les « suceurs« 
Différents types d'orientation des pièces buccales chez les insectes (Source : University Utah)

Différents types d’orientation des pièces buccales chez les insectes (Source : University Utah)

Les pièces buccales se situent sur la tête selon 3 axes (voir illustration ci-contre) :

  1. Prognathesdirigées vers l’avant dans l’axe du corps (Coléoptères phytophages par exemple)
  2. Orthognathes (Hypognathes en anglais) : dirigées vers le bas perpendiculaires à l’axe du corps comme les criquets et sauterelles (Orthoptères) et les mouches (Diptères)
  3. Hypognathes (Opisthognathes en anglais) : dirigées vers l’arrière comme les punaises (Hémiptères).

Les insectes peuvent être également classés en (suite…)

Curriculum Vitae – Benoît GILLES

1) Situation actuelle

Chargé de Recherche – Entomologie / Cycle Farms

2) Formation Universitaire
  • Master recherche (2008) : Institut de recherche sur la Biologie de l’Insecte (IRBI) – Université de François Rabelais de Tours
  • Licence (2006) : Université de Poitiers
3) Expériences professionnelles

– Chargé de mission / SA Petrossian (2015)

  • Recherche, analyses, synthèses et rédaction de rapports scientifiques, techniques et bibliographiques

– Chargé de mission en R&D / SAS Esturniac – Projet d’installation d’une pisciculture agro-écologique innovante (2013-2015) :

  • Conseiller scientifique
  • Mise en place d’un programme de Recherche & Développement et d’une collaboration scientifique avec le Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (MNHN)
  • Réalisation, suivi et contrôle des études techniques et scientifiques
  • Gestion de dossiers techniques, administratifs, juridiques et financiers

INRA-Orléans / Ingénieur d’études (2011-2012) – Unité de recherche : Zoologie forestière

  • Projet d’agro-écologie forestière et d’inventaire de l’entomofaune (à lire ici)

SAFEGEBordeaux / Ingénieur d’études (2011)

  • Inventaires Faune/Flore et rédaction d’études d’impacts et de rapports d’incidences

Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (MNHN) / Chargé d’études (2009) – Institut de Systématique, Evolution et Biodiversité (ISYEB) (direction Mathieu JORON)

  • Projet de recherche scientifique en Ecologie évolutive : modèle d’études les papillons mimétiques du genre Heliconius (plus ici)
  • Elaboration, réalisation et suivi de protocoles expérimentaux en laboratoire et milieu tropical
  • Coordination, gestion et suivi de missions et d’équipes scientifiques
    • Smithsonian Tropical Research Institute (Panama) / 5 mois (plus ici)
    • Station des Nouragues (Guyane français) / 1 mois (plus ici)
  • Publication d’article scientifique (2015) : « Conservatism and novelty in the genetic architecture of adaptation in Heliconius butterflies » – Heredity  (à lire ici)

CIRAD-La Réunion (Centre International de Coopération en Recherche Agronomique pour le Développement) / Chargé d’études (2008) : Pôle Protection des Plantes

  • Projet de recherche scientifique en lutte agro-écologique (mouches Tephritidae) (plus ici)
  • Mise en oeuvre et suivi de protocoles expérimentaux (in vivo & in natura) et interprétation des résultats
  • Elaboration et proposition de nouvelles pratiques agro-écologiques (Projet GAMOUR : 2009-2011)
  • Rédaction de rapports

Université de St Denis-La Réunion / Chargé d’études (Mission volontaire) (août 2007)

  • Inventaire faune/flore – Projet international en écologie évolutive dans les iles Mascareignes (Projet ANR-BIOTAS)
4) Activités extra-professionnelles

Membre actif d’associations d’études et de protection de la nature et de la biodiversité (OPIE, INPN, Charente-Nature)

  • Participation à des inventaires entomologiques, atlas et actions pédagogiques

Auto-entrepreunariat (me contacter ici pour plus d’informations ou demande):

  • Interventions pédagogiques auprès de scolaire
  • Inventaires entomologiques
  • Conférences

– Collection, élevage d’insectes et participation dans des forums spécialisés en entomologie (détermination, inventaire, échanges d’informations…) (plus ici)

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