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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…)

En 2009, j’ai eu la chance d’intégrer l’équipe de Mathieu JORON avec qui j’ai pu mener des travaux de recherche sur les papillons tropicaux du genre Heliconius au sein de « l’Institut de Systématique, Evolution et Biodiversité » du Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (UMR 7205-CNRS) et sur le site de Gamboa (Panama) du Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) durant 6 mois.

J’ai également effectué une mission de terrain d’un mois en Guyane française, dont 10 jours à la station des Nouragues.

Les derniers travaux de l’équipe de Mathieu JORON et de ses collaborations internationales, intégrant mes résultats, viennent d’être publiés dans la revue Nature/Heredity du 25 mars 2015 :

  • « Conservatism and novelty in the genetic architecture of adaptation in Heliconius butterflies », Huber B. et al. ; Heredity (2015), 1-10.

Je vous mets le lien ici pour que vous puissiez le lire.

Résumé :

Depuis de nombreuses décennies, (suite…)

Présentation d’une espèce de fourmis rencontrée au cours de mon séjour au STRI au Panama

  • Les fourmis « volantes » du genre Cephalotes

Les fourmis du genre Cephalotes (Famille des Myrmicinae et Tribu des Cephalothini) sont principalement présentes dans les forêts tropicales d’Amérique centrale et du sud.

Cephalotes à l'entrée de leur nid dans un troc d'arbre - Photo B. GILLES

Cephalotes à l’entrée de leur nid dans un troc d’arbre – ©Photo B. GILLES

Ce sont des espèces uniquement arboricoles, construisant leur nid dans des tiges et des troncs d’arbres vivants ou morts. Leur biologie n’est pas très bien connue, mais elles semblent se nourrir d’une large gamme d’aliments d’origine végétale et animale (pollen, insectes, fientes d’oiseaux, animaux morts, etc.), elles sont considérées comme omnivores. Les colonies, selon les espèces, contiennent d’une dizaines d’ouvrières à près de 10 000 comme chez Cephalotes atratus.

Ces fourmis sont connues par leur morphologie singulière. Toutes les espèces de ce genre sont caractérisées par une (suite…)

Découverte d’un mimétisme acoustique utilisé par les chenilles d’un papillon pour tromper les fourmis et obtenir la nourriture et les soins indispensables à leur développement.

Les fourmilières sont des environnements aux conditions thermiques et d’humidité stables où sont stockés des ressources alimentaires (larves de fourmis, nourriture collectée à l’extérieur…) et qui offrent une protection face à la prédation et aux aléas climatiques.

C’est pourquoi, beaucoup d’espèces d’insectes et autres arthropodes (10 000 espèces ont été recensées) ont évolué pour parasiter les nids de fourmis pour y effectuer au moins une partie de leur cycle de développement. Certaines espèces se nourrissent des larves de fourmis et/ou des stocks présents, et d’autres se font directement nourrir par les ouvrières de la colonie. Dans tous les cas, pour ne pas se faire repérer et déjouer la vigilance des fourmis, les clandestins doivent manipuler le système de communication des fourmis.

Les fourmis communiquent entres elles par un ensemble de signaux chimiques, tactiles et sonores (stridulations). Ces différents signaux sont utilisés par les fourmis pour réguler les comportements sociaux (chasse, soin, nourrissage…) et d’échanger des informations entres elles. Depuis de nombreuses années, les scientifiques ont compris (suite…)

L’observation et le suivi du développement des insectes font également partis de ma passion. C’est ainsi que, depuis tout jeune, j’ai mis en élevage toutes sortes d’animaux comme des crapauds, grenouilles et salamandres et d’insectes comme des papillons, des mantes-religieuses,  des Orthoptères (criquets, sauterelles et grillons), des papillons, des Odonates (libellules), des phasmes et des fourmis.

Je vais vous présenter quelques des espèces d’insectes que j’élève et que j’ai pu élever.

Je suis à votre disposition pour tout conseil, renseignement et expertise. Ce sera avec plaisir de vous aider.

Les phasmes

Biologie : Les phasmes sont des insectes dits Hétérométaboles, c’est à dire que les jeunes ressemblent aux imagos (il n’y a pas de métamorphose complète comme chez les papillons par exemple, qui sont eux Holométaboles). Ils sont, pour la plus grande majorité, nocturnes. En journée, ils restent postés immobiles dans le feuillage ou sur le sol. Ils sont tous phytophages (s’alimentant de végétaux). Les phasmes ont surtout la particularité de se camoufler dans leur environnement en mimant la végétation (brindilles, feuilles, lichens…) et pour certains en imitant les mouvements d’une feuille bercée par le vent. Certaines espèces, en plus de ce mode de défense, possèdent des glandes sécrétrices de substances toxiques et/ou nauséabondes.

Une très grande diversité d’espèces, de formes, de mode de vie existent sur la planète. Ce sont plus de 6000 espèces décrites, dont la plupart dans les régions tropicales et équatoriales. Seules 3 espèces sont présentes en France, essentiellement dans le sud :

Clonopsis gallica : Phasme gaulois (jusqu’en Bretagne)

Leptynia hispanica : Phasme espagnol

Bacillus rossius : Phasme de Rossi

  • Carausius morosus, aussi appelé Bâton du diable ou Dixippe morose

Pour l’anecdote, je possède cette espèce depuis mes 11 ans lorsqu’un professeur de 6ème m’a offert un individu. Cela fait donc près de 20 ans que j’entretiens ces descendants, ce qui doit faire près de 17 générations… j’aurai du compter!!

Cette espèce est originaire de l’Inde, elle fait partie de l’Ordre des Phasmatodea et de la Famille des Diapheromeridae. Ce phasme se rencontre actuellement dans de nombreux pays comme l’Afrique du sud, les Etats-unis ou encore l’Angleterre en raison de son introduction en 1897 par R.P. PANTEL, un scientifique qui étudiait un aspect particulier de sa biologie : la parthénogenèse thélytoque (reproduction non sexuée, des descendants sont générés à partir d’une gamète femelle non fécondée, les mâles n’existant pas ou rarissime) (voir cet article).

Ces insectes mesures environ 9 cm à l’état adulte (imago) et vivent environ 12-14 mois. Chaque individu peut pondre plusieurs centaines d’oeufs au cours de sa vie.

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Ma mission de recherche au Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) à Gamboa, Panama consistait à réaliser un élevage de l’espèce Heliconius hecale et de mener des hybridations entre de populations de coloration différentes, en savoir plus : ici.

Ce projet s’intègre dans un cadre plus large d’un programme de recherche en génétique évolutive sur le mimétisme mené au Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (plus d’infos ici). 

Pour en savoir davantage sur la biologie et l’écologie de ces papillons, suivre ce lien.

Pour en savoir davantage sur l’histoire évolutive des Heliconius et sur l’origine de leur coloration mimétique, suivre ce lien.

Vidéos :

  • Ponte

  • Eclosion

  • Chenille

Contexte de la mission :

J’ai intégré de 2008 à fin 2009, le laboratoire de « Origine, Structure et Evolution de la Biodiversité », UMR 7205, du Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (MNHN).

L’équipe de Mathieu JORON mène des recherches scientifiques en génétique évolutive afin de décrire les processus génétiques et adaptatifs à l’origine d’un important système intra et inter-spécifique de mimétisme chez des papillons tropicaux, d’Amérique centrale et du sud, du genre Heliconius.

Ces papillons sont un très bon modèle d’études pour comprendre comment la sélection naturelle crée de nouvelles espèces, de nouveaux phénotypes et comment ces espèces interagissent entre elles.

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Les papillons du genre Heliconius

Les Heliconius sont des papillons que l’on rencontre dans les forêts tropicales d’Amérique centrale et sud. Ils sont notamment connus et étudiés par la science pour leur capacité à se mimer entre eux et à s’adapter rapidement aux changements de couleur et de comportement. Au sein de chaque espèce existe des populations qui présentent des pattern de coloration différents, semblables à d’autres populations d’espèces différentes situées dans la même localité géographique.

Ce processus de mimétisme prend origine dans une structure particulière de leur génome et sur le principe Müllérien qui consiste à ressembler à des espèces toxiques pour échapper aux prédateurs qui apprennent à ne pas consommer une certaine coloration.

Une thématique sur laquelle j’ai eu la chance de travailler au Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris : ici. Pour en savoir davantage sur les mécanismes génétique, je vous invite à lire cet article sur l’histoire évolutive de l’origine de la coloration de ces papillons.

En plus de ces particularités, les papillons Heliconius sont intéressants à d’autres points de vue.

Dans leur comportement alimentaire :

Contrairement aux autres papillons qui se nourrissent de nectar floraux, les Heliconius ont la particularité de s’alimenter de pollen. Grâce à leur proboscis (= la trompe), les

H. hecale melicerta se nourrissant de pollen récoltés sur son proboscis (trompe) - Photo de B. GILLES

H. hecale melicerta se nourrissant de pollen récoltés sur son proboscis (trompe) – Photo de B. GILLES

papillons collectent les grains de pollen qui s’y agrègent pour former une pelote (voir photo et vidéo ci-contre). Ensuite, par des actions mécaniques des mandibules et de sécrétions digestives (salive), le pollen est dégradé, absorbé et digéré.

Ce mode alimentaire est unique chez les papillons.

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