Cette année, l’Institut de Génomique Fonctionnelle (IFGL, CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1/INRAE) fête ses 10 ans. À l’occasion de cet anniversaire, l’institut organise un symposium international les 30 et 31 mars à Lyon sur ses principaux domaines de recherche : la biologie évolutive, le développement, la physiologie et la recherche à leurs interfaces.

Rendez-vous le vendredi 31 mars à 17h pour une conférence ouverte au public par Nipam Patel, directeur du Marine Biological Laboratory (MBL) et professeur à l’Université de Chicago.

Nipam Patel est l’un des principaux spécialistes de la biologie moderne de l’évolution et du développement, et s’intéresse plus particulièrement à l’évolution de la structure du corps et de la segmentation, à la régénération de la lignée germinale et à la coloration structurelle.

La conférence se tiendra en anglais.

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Ils seraient plus de 5 millions d’espèces sur notre planète, dans les sous-bois, les plaines, les déserts, et même les océans. Ces animaux si discrets qu’on les oublierait presque, ce sont les insectes. Mais à quoi servent-ils ? Quelles interactions ont-ils avec notre environnement et avec l’espèce humaine ? Et en quoi nos activités les impactent-ils en retour ?

Un article de Samantha Dizier, journaliste scientifique
pour Pop’Sciences – 30 mars 2022

Alors que le nombre d’espèces d’insectes est estimé entre 5 et 10 millions, nous n’en connaissons seulement qu’un million d’entre elles¹. Et on les retrouve dans tous les milieux et les écosystèmes : des profondeurs des océans jusqu’à l’aridité des déserts. Ces champions de l’adaptation ont donc un rôle à jouer partout sur notre planète.

Une de leur fonction principale est de servir de nourriture à d’autres espèces. Ils font ainsi partie de ce qu’on appelle la chaîne trophique, un ensemble de chaînes alimentaires reliées entre elles et dans lesquelles circulent de la matière et de l’énergie. Les insectes servent ainsi à l’alimentation des oiseaux, des batraciens, des araignées. « Ils ont un rôle fondamental, car ils contribuent à la survie d’un grand nombre d’espèces différentes », explique Emmanuel Desouhant, professeur au Laboratoire de Biométrie et de Biologie Evolutive de Lyon.

Des piliers de notre agriculture

Via leurs rôles dans l’écosystème, les insectes vont également rendre des services directement à l’espèce humaine, des services écosystémiques. Le plus connu d’entre-eux est alors la pollinisation. Dans le monde, près de 90 % des plantes à fleurs sont pollinisées par des insectes, tels que les abeilles. En Europe, ce sont également 84 % des cultures qui sont dépendantes de la pollinisation. Une étude de 2015 a démontré que le déclin des pollinisateurs pourrait avoir des graves conséquences sur notre santé, avec notamment une diminution de la diversité alimentaire, entraînant des déficits en nutriments². Ils ont ainsi un rôle prépondérant dans notre alimentation. D’autant plus avec l’émergence de nouvelles utilisations de ces espèces comme source de nourriture pour les animaux d’élevage, mais aussi pour l’Homme.

Et la pollinisation n’est pas leur seul rôle de soutien pour notre agriculture. Les insectes peuvent aussi nous apporter des services de lutte biologique. Certains vont pouvoir défendre nos cultures contre les insectes ravageurs. « Ces insectes, nommés agents de lutte biologique, vont tuer les insectes ravageurs soit par prédation, soit en pondant leurs œufs à l’intérieur de leurs corps », explique Emmanuel Desouhant. Cela peut alors permettre de s’affranchir de pesticides ou de produits phytosanitaires, un exemple emblématique étant la coccinelle prédatrice des pucerons.

Bousier © Pixabay

Une autre fonction des insectes, qui est moins mise en lumière, mais tout aussi utile est leur rôle de nettoyage. Les insectes dits détritivores contribuent notamment au recyclage de la matière organique, issue des cadavres ou des excréments. Leur rôle est alors sanitaire en évitant la prolifération des bactéries. Cette fonction est aussi liée à un autre rôle encore plus méconnu : celui de la régénération des sols. « Un bon exemple est celui du bousier, raconte Emmanuel Desouhant. Il utilise les excréments pour en faire des boules de matières fécales qu’il va enfouir dans le sol et dans lesquelles les femelles vont pondre. Ce simple acte, lié à la reproduction d’une seule espèce d’insecte, va avoir trois conséquences pour son écosystème. Cet enfouissement contribue à l’aération des sols. Il va également entraîner l’enfouissement de graines, permettant la régénération des plantes. Et cet apport en matière organique va contribuer à la nutrition des sols. »

Plus sensibles au réchauffement climatique

Ces espèces sont donc des piliers fondamentaux de nos écosystèmes et sont en constante interaction avec l’ensemble de leurs composantes . Ils sont ainsi d’autant plus touchés par les activités humaines. Notre système agricole et l’aménagement des territoires entraînent la disparition de nombreux habitats naturels. En 2019, une étude internationale a constaté que 40 % des espèces d’insectes seraient sur le déclin³. La principale source de ce déclin serait dû à la perte de leurs habitats. L’utilisation de produits de traitement dans les cultures est également une cause importante de mortalité de population d’insectes.

La mondialisation peut aussi être un facteur important de modification des populations, avec l’apparition d’espèces invasives : « Avec l’augmentation de la circulation des biens et des Hommes, de plus en plus d’espèces exotiques arrivent dans des pays où elles n’étaient pas présentes et y prolifèrent, n’ayant pas d’ennemis naturels dans ces nouveaux milieux », analyse Emmanuel Desouhant. De nombreux exemples peuvent être cités, tels qu’une petite mouche invasive venant d’Asie, Drosophila suzukii, qui ravage les plantations de fruits rouges.

Drosophila suzukii © LBBE

Le changement climatique est également dévastateur au sein de ces espèces. « Les insectes sont des ectothermes, souligne Emmanuel Desouhant. Ils n’ont pas de régulation interne de leur température et sont donc soumis aux variations thermiques externes. Ils sont ainsi d’autant plus sensibles au réchauffement climatique. » De plus, ils voient leurs sources de nourriture être directement touchées par les modifications du climat. Le changement climatique entraîne la mort d’un grand nombre de plantes, bouleversant directement les insectes se nourrissant de celles-ci, les phytophages. Cela peut alors soit être une cause de mortalité, soit de dispersion des populations. On observe ainsi de nombreuses espèces migrer vers de latitudes de plus en plus hautes, telles que Aedes albopictus, mieux connu sous le nom de moustique tigre. Cette sensibilité au réchauffement climatique peut expliquer que le taux d’extinction des insectes est huit fois plus élevé que chez les mammifères, les oiseaux ou les reptiles. La biomasse d’insectes diminue alors de 2,5 % par an depuis 30 ans³.

Des répercussions en chaîne

Ces disparitions causent des réactions en chaîne, et de nombreuses disparitions d’espèces d’oiseaux, de reptiles ou d’amphibiens sont imputables aux disparitions d’insectes. « Certaines espèces d’oiseaux synchronisent leurs pontes avec la période où on observe la plus forte abondance des larves d’insectes », donne en exemple Emmanuel Desouhant. Si cette réserve alimentaire est faible, la mortalité des juvéniles en sera d’autant plus importante. La diminution des pollinisateurs peut également mettre en péril certaines de nos cultures. Les conséquences sont alors aussi multiples que le rôle que jouent ces espèces dans nos environnements.

Les insectes ne doivent ainsi pas être oubliés dans nos actions de protection de l’environnement. Ces maillons essentiels du bon fonctionnement de nos écosystèmes doivent être protégés au même titre que des espèces plus emblématiques comme l’ours polaire ou le thon rouge. Cette protection passe par la protection de leurs habitats, la diminution des sources de pollution ou d’utilisation de produits phytosanitaires. « Cela doit également passer par l’éducation, rappelle Emmanuel Desouhant. Nous devons apprendre très tôt à vivre avec les insectes, ou en tout cas à les reconnaître comme des partenaires dans le maintien de la biodiversité. »

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Notes

1. Nigel E. Stork, How Many Species of Insects and Other Terrestrial Arthropods Are There on Earth?, Annual Review of Entomology, 2018, 63:31–45.
2. Matthew R. Smith et al., Effects of decreases of animal pollinators on human nutrition and global health: a modelling analysis, The Lancet, 2015, 386: 1964–7.
3. Francisco Sánchez-Bayo et al., Worldwide decline of the entomofauna: A review of its drivers, Biological Conservation, 2019, 232:8-27.

PPour aller plus loin

• Les insectes, ces super-héros, The Conversation, 15/11/2020.
• Pourquoi n’y a-t-il plus d’insectes sur vos pare-brises ?, France Culture, 13/02/2019.
• Diversité d’acteurs pour préserver la biodiversité des pollinisateurs, Pop’Sciences, 30/11/2020.
• SPIPOLL, projet de sciences participatives du Museum National d’Histoire Naturelle et de l’Office pour les insectes et leur environnement, qui a pour but d’étudier les réseaux de pollinisation.

Chez les herbivores, la date de naissance est loin d’être un hasard. Elle est le fruit d’une savante combinaison entre le besoin de protéger les nouveaux-nés des prédateurs mais aussi de leur apporter suffisamment de nourriture pour assurer leur croissance. Et pour ce faire, toutes les espèces n’ont pas joué les mêmes cartes !

Avez-vous déjà entendu parler de ces faons retrouvés seuls par des promeneurs, comme abandonnés dans la forêt ? Ne les dérangez surtout pas, ils sont en fait cachés et c’est normal ! Chez les mammifères herbivores à sabot, qu’on appelle aussi ongulés, il existe deux façons de s’occuper de ses petits pendant leurs premières semaines de vie. « A la dure », quand le nouveau-né doit se mettre sur ses pieds dès sa naissance et suivre sa mère par tous les temps, comme le font les zèbres. On parle alors d’espèces du type « follower », littéralement « suiveur ». Ou bien « à la pacha », quand la mère laisse son petit dormir toute la journée, bien caché entre les herbes hautes, et ne vient le déranger que pour le faire téter, comme c’est le cas pour les chevreuils. Cette fois il s’agit de « hiders », qu’on pourrait qualifier de « maîtres du cache-cache ». Mais derrière ces deux méthodes d’éducation aux antipodes l’une de l’autre se cachent des implications bien plus importantes qu’on pourrait le croire.

« Hiders » et « followers »

La girafe, malgré ce qu’on pourrait croire au vu de sa grande taille, fait partie des « hiders » car elle cache son petit dans un bosquet ou des hautes herbes pendant une à trois semaines après sa naissance /©Lucie Thel, Parc Kruger – Afrique du Sud

La plupart des herbivores constituent un mets de choix pour les carnivores, particulièrement un bébé sans défense. C’est pourquoi ces mères du règne animal ont mis en place des stratégies pour protéger leurs petits des prédateurs. Les « hiders », en plus de cacher leurs petits, ont opté pour des naissances étalées dans le temps. On retrouve cette stratégie chez les espèces dont les membres vivent en petit groupes, voire seuls. Bilan : des petits peu nombreux mais très bien cachés, les prédateurs seront bien chanceux s’ils parviennent à les débusquer ! A l’opposé, les « followers » observent un pic de natalité très resserré dans le temps. Les prédateurs disposent alors d’une telle abondance de proies qu’ils ne les mangeront pas toutes, et loin s’en faut ! C’est souvent le cas des espèces qui vivent en très grands groupes. On peut citer notamment l’exemple du gnou, espèce chez qui plus de 80 % des jeunes naissent sur un laps de temps de deux à trois semaines.

A présent que la sécurité des petits est assurée, la mère doit se préoccuper de les nourrir.

Une stratégie de naissance liée aux ressources alimentaires

Élever un petit demande beaucoup d’énergie, surtout pendant les premiers mois suivant la naissance. La mère doit en effet s’alimenter suffisamment pour subvenir à ses propres besoins, mais aussi produire le lait qui assurera ceux de son petit. Un herbivore peut se nourrir d’herbe ou de feuilles. L’herbe a la merveilleuse capacité de pousser très rapidement aussitôt qu’elle reçoit de l’eau. Dès que le temps passe au beau fixe, elle a tendance à dépérir : c’est le cas notamment dans les paysages de savane en Afrique de l’Est et Australe, souvent caractérisés par la succession de saisons humides et de saisons sèches. Au contraire, les arbres et arbustes poussent lentement mais sûrement en puisant l’eau stockée dans le sol, disponible toute l’année. Ainsi, les herbivores qui préfèrent l’herbe mettront plutôt bas au moment précis où celle-ci est abondante et riche en nutriments, tandis que ceux qui préfèrent les feuilles mettront plutôt bas sur une période bien plus étendue.

Le buffle profite de la saison humide, période où l’herbe est riche en protéines, pour mettre bas et ainsi assurer des ressources suffisantes pour la croissance des veaux. /©Lucie Thel, Parc Kruger – Afrique du Sud

Influence des changements climatiques…

Faire en sorte que son petit naisse au bon moment par rapport à la ressource alimentaire pour lui assurer une bonne croissance, mais aussi par rapport aux autres petits pour le protéger des prédateurs, vous l’aurez compris, n’est pas chose facile pour une femelle herbivore.

Les périodes de naissance qu’on observe aujourd’hui sont le fruit d’une longue et lente sélection naturelle. Toutefois, avec les bouleversements que connaît notre planète à cause des changements climatiques, ces formidables adaptations sont remises en cause ! Les saisons sont fortement perturbées, les crues et sécheresses plus fréquentes et dévastatrices, les prédateurs disparaissent… Les chercheurs d’aujourd’hui se demandent comment ces changements vont affecter les espèces d’ongulés sauvages, selon leurs stratégies de naissance. Dans le cadre des recherches qui sont menées sur ces thématiques, je réalise une thèse (3 ans de recherches au Laboratoire de Biométrie et Biologie Évolutive de Lyon), afin d’établir les meilleures méthodes permettant de décrire précisément ces périodes. Ces connaissances nous permettront de mieux comprendre les raisons qui font qu’on observe ces périodes de naissance et pas d’autres, ou encore comment celle-ci pourraient évoluer avec le temps, en lien avec les changements climatiques.

Article écrit par Lucie Thel, doctorante au Laboratoire de Biométrie et Biologie Évolutive

(Université Claude Bernard Lyon 1, HCL, CNRS, Inria, VetAgro Sup)

Article publié dans le cadre des dossiers  « Les doctorants parlent de

leur recherche » en partenariat avec Pop’Sciences

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Sources

– Estes, R. D. (1976). The significance of breeding synchrony in the wildebeest African Journal of Ecology, Wiley Online Library, 14, 135-152

– Lent, P. C. (1974). Mother-infant relationships in ungulates The behaviour of ungulates and its relation to management, International Union for Conservation of Nature and Natural Resources, Morges, Switzerland, New Series, 24:1-940 (V. Geist and F. Walther, eds.), 1, 14-55

– Rutberg, A. T. (1987). Adaptive hypotheses of birth synchrony in ruminants: an interspecific test The American Naturalist, University of Chicago Press, 130, 692-710

– Ryan, S.; Knechtel, C. & Getz, W. (2007). Ecological cues, gestation length, and birth timing in African buffalo (Syncerus caffer) Behavioral Ecology, Oxford University Press, 18, 635-644

– Sinclair, A.; Mduma, S. A. & Arcese, P. (2000). What determines phenology and synchrony of ungulate breeding in Serengeti ? Ecology, Wiley Online Library, 81, 2100-2111

PPour aller plus loin

• Le gnou du parc national du Serengeti, National Geographic Wild, France
• Des guépards se lancent dans une traque aux bébés gazelles, National Geographic Wild, France
• Les girafes ont-elles des réseaux sociaux ? Cuicui Express #4, Cervelle d’oiseau
• Les chevreuils s’adaptent mal au réchauffement climatique, Le Figaro Sciences, 2-04-2014
• Climate change is disrupting the birds and the bees, ou comment le changement climatique affecte le comportement sexuel des espèces animales, BBC Future, 8-08-2017

Partager avec le grand public l’histoire des espèces vivantes, des chercheurs à l’origine du projet

Il a été initié par trois chercheurs, Bastien Boussau, Sylvain Charlat et Damien de Vienne qui ont contacté le SYTRAL avec l’idée de réaliser des vidéos distrayantes et informatives sur la théorie de l’évolution. Ils font partie du Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive (LBBE), un laboratoire du CNRS et de l’Université Claude Bernard Lyon 1, qui associe la biologie évolutive à l’informatique et aux mathématiques. Ils vous présentent 20 points communs entre les espèces vivantes.

Le SYTRAL a rapidement accepté cette proposition originale et a pris en charge toute la réalisation visuelle des vidéos, les chercheurs se focalisant sur la sélection d’exemples intéressants et sur l’exactitude des informations transmises.

Ce projet est à découvrir sur le site pointscommuns.fr et en vidéos dès le mois de juin 2018 dans les Transports en Commun Lyonnais (réseau i-TCL).

Pour lire la totalité de l’article, rendez-vous sur le site Université Claude Bernard Lyon 1