Le Monde des Membracides

Mini Monstres



D.M. - NATIONAL GEOGRAPHIC N°234 > Mars > 2019

Petits Monstres

Dans la jungle amazonienne, vivent depuis 40 millions d'années des insectes aux formes extravagantes, les membracides...

GARANTI SANS TRUCAGE ! La pseudo-gousse de cacahuète à gauche et cette mauvaise imitation de Batman à droite font partie des 3000 espèces d’insectes minuscules (entre 2 et 25 mm) qu’on appelle « membracides » et que l’on trouve principalement dans les forêts humides d’Amérique centrale et du Sud.

En Europe, leurs plus proches cousines sont les cigales. Comme elles, ils se nourrissent de la sève des arbres. C’est là leur seul point commun. Car si la cigale se fait remarquer en chantant tout l’été, les membracides, eux, attirent plutôt l'attention par les énormes protubérances, appelées pronotum, qu’ils portent au-dessus de la tête. À quoi peut bien servir cet encombrant appendice ? Une énigme que les futures générations d'entomologistes devront résoudre...

C.H. - SCIENCE & VIE JUNIOR N°261 > Juin > 2011

L'Évolution en flagrant déli de bricolage

L'évolution peut-elle exercer un droit de repentir ? C'est ce qu'affirment les chercheurs. Par un tour de passe-passe biologique, les membracides ont fait renaître une de leurs paires d'ailes disparues. Mieux, ils s'en sont fait des casques étonnants et leur ont attribué de nouvelles fonctions ! Démonstration.

Il ressemble un peu à tout et à n'importe quoi.. Une fourmi, un papillon, une guêpe, une chenille, voire une fiente, et pourquoi pas une cacahuète... Un artiste transformiste : tel est le membracide, petit insecte d'une famille proche de celle des cigales. Le secret de ce virtuose des apparences ? Son corps disparaît sous une excroissance aux formes exubérantes. Au point qu'on croirait assister à un concours de chapeaux ! Ce ne sont pourtant pas pour des raisons esthétiques que son "casque" défraye aujourd'hui la chronique.
Jusqu'ici, la doxa n'y voyait qu'une excroissance de la cuticule, cette carapace qui protège les insectes au niveau du thorax, à l'instar des scarabées rhinocéros, pour ne citer qu'eux. Mais deux chercheurs français, Nicolas Gompel et Benjamin Prud'homme, de l'Institut de biologie du développement de Marseille-Luminy, viennent de montrer qu'il n'en est rien. Ces chapeaux baroques sont en fait une... paire d'ailes, réapparues alors que l'évolution les avait depuis longtemps supprimées ! Les membracides sont donc une aberration, les seuls insectes à présenter des appendices issus d'un passé que l'on croyait totalement révolu. Derrière cette aberration se cache un tour de passe-passe biologique qui rappelle qu'en matière de recyclage et de système D, nous sommes d'aimables plaisantins. L'évolution, elle, a porté cette manie du bricolage au rang d'art.

TROIS PAIRES D'AILES

L'histoire commence il y a 400 millions d'années, date estimée de l'apparition sur Terre des insectes. 50 millions d'années plus tard, des appendices dorsaux (jusqu'à une dizaine de paires) leur poussent le long du corps, du haut du thorax au bout de l'abdomen. Appendices qui, au fil du temps,. vont chacun donner des ailes. Cent millions d'années passent encore et le nombre de ces ailes se réduit aux deux paires que l'on peut voir aujourd'hui sur le thorax des insectes. Unique incartade connue : la perte supplémentaire d'une paire d'ailes (par exemple, chez la mouche, où la seconde est devenue un balancier) ou des deux (chez les pucerons ou les poux). Jamais aucun insecte n'avait été vu avec des ailes... en plus. Jusqu'à ce que les deux jeunes biologistes révèlent l'origine inattendue du fameux ornement des membracides. Un pavé dans la mare qu'ils ont pris le soin de lourdement étayer. "La force de notre travail, c'est que nous avons une dizaine d'éléments de preuve indépendants : anatomique, embryonnaire, génétique, détaille Nicolas Gompel. Par exemple, le casque a une articulation flexible permettant un mouvement, il se déploie et possède des nervures comme une aile, des gènes spécifiques aux ailes s'y expriment lors du développement embryonnaire..."
"Des insectes avec une troisième paire d'ailes, cela a vraiment été une grosse surprise, se rappelle Benjamin Prud'homme. Surtout quand on voit ce qu'ils en ont fait et à quelle vitesse : le casque s'est diversifié en 40 millions d'années seulement. Le premier réflexe face à cette 'loufoquerie' de l'évolution serait de se dire que tout cela sera éliminé très rapidement par la sélection naturelle... Eh bien non !" Inutile mais pas gênant, le casque a donc peu à peu évolué et s'est incroyablement diversifié, jusqu'à gagner des fonctions inattendues "de camouflage, défense ou intimidation, et pourquoi pas de communication, en servant de caisse de résonance ?", présume Nicolas Gompel. Les deux chercheurs auraient pu s'arrêter à ce beau résultat, mais il a davantage encore piqué leur curiosité. Benjamin Prud'homme pointe la cause de leur étonnement : "Les insectes sont tous passés à deux paires d'ailes il y a 250 millions d'années. Puis, il y a 40 millions d'années, un verrou a sauté et ce, uniquement chez les membracides ! Pourtant, il y a des millions d'espèces d'insectes qui ont toutes conservé le potentiel génétique leur permettant d'avoir une paire d'ailes supplémentaire. Mais non : nous avons un seul et heureux gagnant... Pourquoi ? "Cela appelle de nombreuses questions, renchérit Nicolas Gompel. Quelle est la nature de ce verrou ? Comment l'ont-ils fait sauter ?"
En 40 millions d'années seulement, les membracides ont attribué à leur casque inutile des fonctions inattendues : il peut servir à se camoufler, intimider et peut-être même à communiquer (->).

UN MONDE NOUVEAU

C'est l'étude des mécanismes génétiques responsables de ces coiffes qui a permis de lever le voile. Comme chez tous les insectes, les gènes responsables de la formation des ailes sont réprimés, dans le premier segment du thorax - où se forme le casque chez les membracides - par un gène "architecte", Scr, qui appartient à la famille des gènes Hox (contrôlant la mise en place du corps lors de l'embryogenèse). En cherchant à confirmer leur hypothèse sur l'origine du casque, les deux chercheurs ont observé que non seulement des gènes spécifiques aux ailes étaient bien exprimés dans le casque... mais que Scr l'était aussi ! Autrement dit, les deux mécanismes génétiques, l'un favorisant l'apparition des ailes, l'autre l'empêchant, sont actifs en même temps au même endroit ! Comment expliquer ce paradoxe ? Nicolas Gompel penche pour "une modification des mécanismes de régulation contrôlant la formation de l'aile qui seraient devenus insensibles à la répression de Scr". Selon Benjamin Prud'homme, "Scr s'est peut-être rebranché à d'autres gènes, promouvant la diversité des casques"... En l'occurrence, un défilé digne de Lady Gaga.
Les Français sont ainsi retombés sur une grande loi du vivant : rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme - par un jeu sans fin de duplications, de recombinaisons et de contournements au sein d'un réseau de gènes étonnamment fluide. "De la mouche à l'homme, pointe Benjamin Prud'homme, ce n'est pas tant le contenu en gènes qui change que leurs relations de régulation". Pour Nicolas Gompel, leur découverte promet de mieux comprendre ces réseaux régulateurs. "C'est un monde nouveau. La beauté du système mis en place ici, c'est qu'il capture par sa diversité ce que l'on observe à travers tout le vivant."
La tenue chamarrée d'un petit insecte vient, bien involontairement, d'entrouvrir une porte dérobée vers les rouages de l'évolution. Elle n'est sûrement pas près de se refermer.

EMILIE RAUSCHERI - SCIENCE & VIE > Juillet > 2011
 

   
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