Interactions insectes-plantes

Paul-André Calatayud, Frédéric Marion-Poll, Nicolas Sauvion et Denis Thiéry (dir.)

DOI : 10.4000/books.irdeditions.22185

Éditeur : IRD Éditions, Éditions Quae

Année d'édition : 2013

Date de mise en ligne : 18 juin 2019

Collection : Référence

ISBN électronique : 9782709918633

http://books.openedition.org

Édition imprimée

ISBN : 9782759220182

Nombre de pages : 749

Référence électronique

CALATAYUD, Paul-André (dir.) ; et al. Interactions insectes-plantes. Nouvelle édition [en ligne]. Marseille : IRD Éditions, 2013 (généré le 20 avril 2021). Disponible sur Internet : <http://books.openedition.org/irdeditions/22185>. ISBN : 9782709918633. DOI : https://doi.org/10.4000/books.irdeditions.22185.

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Malgré leur rôle primordial dans les écosystèmes, les insectes, qui représentent les trois quarts des espèces animales identifiées, sont encore mal connus. Leur relation avec le règne végétal et l'espèce humaine, que ce soit comme compétiteurs au niveau des cultures ou comme auxiliaires, notamment par la pollinisation, revêt pourtant une importance majeure.

Pour mieux comprendre les grandes fonctions des insectes, leur fonctionnement individuel et populationnel, leurs interactions avec les composantes de l'écosystème - en particulier les plantes - et plus globalement leur intégration dans les milieux naturels et anthropisés, cet ouvrage propose ainsi la première synthèse en français sur un domaine ayant connu récemment d'importants développements.

Il offre une revue complète et actualisée des grands courants de pensée, des approches et des découvertes dans les différents champs disciplinaires : physiologie animale et végétale, éthologie, écologie chimique, biologie évolutive, agronomie, paléoentomologie… Il présente par ailleurs les multiples applications des recherches pour réduire l'impact des insectes ravageurs sur les cultures, tout en limitant l'usage des insecticides. Des questions souvent sujettes à controverse sont revisitées à la lumière des connaissances scientifiques actuelles : plantes transgéniques, impact des changements climatiques sur l'extension des aires de distribution de ravageurs ou de vecteurs…

Illustrée de nombreuses figures et photos, cette somme à vocation pédagogique s'adresse aux étudiants, enseignants et chercheurs, mais aussi à tous les lecteurs intéressés par les relations complexes entre le monde des insectes et le règne végétal.

Paul-André Calatayud

Chargé de recherche à l'IRD et chercheur associé à l'Icipe (Centre international de physiologie et d'écologie de l'insecte) à Nairobi, au Kenya. Il travaille sur les interactions plantes-insectes parasitoïdes larvaires, en particulier sur des aspects comportementaux et physiologiques de ces interactions. Il travaille sur différents modèles biologiques comme la cochenille du manioc et les lépidoptères foreurs de graminées. Spécialiste des interactions plantes-insectes-parasitoïdes à l'IRD et chercheur associé au Centre international de physiologie et d'écologie de l'insecte (Icipe) à Nairobi (Kenya).

Frédéric Marion-Poll

Professeur à AgroParisTech et chercheur associé au CNRS. Il travaille sur la physiologie des récepteurs du goût chez les insectes, en particulier sur la perception des substances amères d'origine végétale. Ses recherches visent à évaluer l'intérêt de ces substances en protection des cultures. Agronome-physiologiste et comportementaliste du système chimiosensoriel des insectes, professeur à AgroParisTech et chercheur associé au CNRS.

Nicolas Sauvion

Ingénieur de recherche à l'Inra. Il a travaillé plusieurs années sur les interactions plantes-insectes piqueurs-suceurs. Aujourd'hui, au sein d'une équipe d'épidémiologistes, ses recherches sont centrées sur l'histoire évolutive des psylles et sur les phytoplasmoses transmises par ce groupe d'insectes. Entomologiste-épidémiologiste, chercheur à l'Inra de Montpellier.

Denis Thiéry

Directeur de recherche à l'Inra. Il travaille sur les interactions insectes-plantes et sur les interactions hôtes-parasitoïdes et prédateurs-proies. Il s'intéresse principalement à l'écologie comportementale, et en particulier à la communication chimique entre individus et à ses applications en agriculture. Il travaille sur différents modèles biologiques comme le doryphore, l'abeille, la pyrale du maïs, les tordeuses de vignoble, les cicadelles vectrices de phytoplasmoses en vignoble et le frelon asiatique. Entomologiste-écologiste comportemental, chercheur à l'Inra de Bordeaux.

Sommaire

Remerciements

Préface

Les insectes, nouveaux soldats de la sécurité alimentaire mondiale ?

Marion Guillou

Introduction

Nicolas Sauvion, Paul-André Calatayud, Denis Thiéry et Frédéric Marion-Poll

Partie 1. Le monde fascinant des insectes

Le monde fascinant des insectes

Paul-André Calatayud

Chapitre 1. Paléoentomologie des insectes associés aux plantes

Philippe Le Gall et André Nel

Les signaux de l’histoire évolutive des relations plantes-insectes

Les grandes étapes de l’histoire évolutive des interactions plantes-insectes

Chapitre 2. Les bio-invasions d’insectes

Alain Roques, Olivier Dangles, Nathalie Gauthier, Jean-Louis Sarah, Jean-François Vayssières et Claire Vidal

Espèces introduites versus espèces invasives

Facteurs d’une invasion « réussie »

Ampleurs et accélération du phénomène invasif à l’échelle mondiale

Conséquences économiques

Comment gérer ce phénomène en cours d’amplification ?

Plus de 1 000 espèces exotiques en europe

Chapitre 3. Quelques exemples de bio-invasions dans le monde

Claire Vidal, Nathalie Gauthier, Didier Rochat, Franck Hérard, Alain Thiéry, Jean-François Vayssières, Stéphane Dupas, Olivier Dangles, Jean-François Silvain, Magally Torres-Leguizamon, Jean-Louis Zeddam, René Sforza et Nicolas Desneux

La mouche blanche du tabac, l’aleurode bemisia tabaci

Les longicornes asiatiques anoplophora glabripennis et a. chinensis

Le tigre du platane, Corythucha ciliata : un nouvel envahisseur

Les mouches des fruits (diptera, tephritidae)

La teigne guatémaltèque de la pomme de terre, tecia solanivora

Le charançon rouge du palmier, rhynchophorus ferrugineus

Le puceron du soja en Amérique du Nord, Aphis glycines

Les cicadelles et cochenilles

Chapitre 4. Besoins nutritifs des insectes

Marie-France Corio-Costet et Nathalie Mondy

Introduction

Les protéines, les acides aminés et les acides nucléiques

Les glucides

Les Lipides

Les vitamines et les minéraux

L’eau

Consommation et balance nutritionnelle

Chapitre 5. Les pièces buccales et l’alimentation des insectes

Paul-André Calatayud et Bruno Le Ru

Introduction

Les entognathes et les ectognathes : définition

Les différents types d’appareils buccaux : « se nourrir à sa façon »

Les sensilles ou « poils sensoriels » des pièces buccales

Les glandes associées aux pièces buccales

Mécanisme et contrôle de la prise de nourriture

Régulation de la prise de nourriture

Chapitre 6. Le tube digestif des insectes

Paul-André Calatayud et Yvan Rahbé

La structure du tube digestif des insectes

L’évolution du tube digestif des insectes

Micro-organismes et tube digestif, entre symbiose et pathogénie

Les fonctions du tube digestif des insectes

Chapitre 7. La symbiose chez les insectes phytophages et granivores

Paul Nardon et Abdelaziz Heddi

Les différents types de symbiose

Rôle des endocytobiotes interactions physiologiques

Le symbiocosme

Interactions moléculaires et immunitaires dans les bactériocytes, le modèle Sitophilus spp.

Chapitre 8. La réception sensorielle chez les insectes

Paul-André Calatayud, Frédéric Marion-Poll et Denis Thiéry

La vision chez les insectes

La communication sonore chez les insectes

La mécanoréception

La Chimioréception

Chapitre 9. Le cerveau de l’insecte

Jean-Pierre Rospars

Structure du cerveau

Les lobes optiques et les informations visuelles

Le complexe central et la locomotion

Les lobes antennaires et l’olfaction

Les corps pédonculés et la mémoire

Fonctions cognitives

Chapitre 10. L’identité chimique des insectes

Jean-Luc Mercier, Christine Errard et Brigitte Frérot

Nature de l’information chimique

Universalité des molécules

Plasticité de l’information

Information chimique utilisée dans les interactions sociales

Rôle de la plante dans la modulation des interactions entre congénères

Détournement de l’information chimique (cas des tricheurs)

Partie 2. La plante et les facteurs de l'environnement

La plante et les facteurs de l’environnement

Paul-André Calatayud

Chapitre 11. Plantes cultivées versus plantes sauvages

Alain Ratnadass et Jean-Philippe Deguine

Co-évolution insectes phytophagesplantes, ou changement d’hôte ?

Polyphagie-monophagie

Conséquences de l’intervention de l’homme

Les plantes sauvages, sources de gènes de résistance

Les plantes sauvages, sources d’infestation par les ravageurs

Les plantes sauvages, sources d’auxiliaires

De nouvelles stratégies de culture

Conclusions

Chapitre 12. Biodiversité végétale et richesse en arthropodes

Jean-François Debras et Hugues Mouret

Introduction

Facteurs influençant la diversité en arthropodes

Intérêt d’augmenter la richesse de l’environnement en auxiliaires

Principes de précaution

Rôle des structures spatiales sur la distribution des espèces

Les auxiliaires indirects

Chapitre 13. Caractéristiques chimiques des plantes

Paul-André Calatayud, Nicolas Desneux et Philippe Le Gall

La chimie de la plante

Localisation des substances végétales

Variabilité des substances végétales

La plante, source de nourriture peu idéale pour les insectes !

Chapitre 14. Adaptation des plantes aux stress environnementaux

Paul-André Calatayud, Jean-Pierre Garrec et Michel Nicole

Mécanismes généraux de réponse des plantes aux contraintes de l’environnement

Impact des stress abiotiques subis par la plante sur les insectes

Réponses physiologiques de la plante aux agressions de micro-organismes

Partie 3. Des stratégies d'exploitation de la plante aux stratégies mutualistes

Des stratégies d’exploitation de la plante aux stratégies mutualistes

François Lieutier

Chapitre 15. Le choix de la plante hôte et les conséquences adaptatives

Emmanuel Desouhant et Frédéric Menu

Le choix des « bonnes mères »

Existe-t-il des « mauvaises mères » ?

Chapitre 16. Synchronisation des cycles de reproduction des insectes et des plantes

Frédéric Menu et Emmanuel Desouhant

La diapause hivernale : un trait contribuant à la synchronisation

La diapause prolongée : un retard salutaire dans un monde imprévisible

Chapitre 17. Exploitation de la plante hôte pour l’alimentation et la reproduction

Didier Rochat, Emmanuel Desouhant et Frédéric Menu

Compromis évolutif nutrition/reproduction

La déprédation simple vue par l’agronome

Chapitre 18. Associations insectes-champignons

Marie-France Corio-Costet et François Lieutier

Les bénéfices des stratégies d’exploitations mutualistes pour les partenaires

Panorama des associations insectes-champignons

Chapitre 19. Exploitation des métabolites secondaires de la plante hôte

Kalina Bermudez-Torres, Luc Legal et François Lieutier

La communication chimique

La défense des insectes contre leurs prédateurs

Chapitre 20. Manipulation de la plante par les insectes endophytes

David Giron, Elisabeth Huguet et Franck Dedeine

L’art de la manipulation

Les bénéfices nutritionnels pour les endophytes

Les défenses végétales en réponse aux insectes endophytes

Manipulation, phytohormones et endosymbiotes

Chapitre 21. Mutualisme entre insectes et plantes, des ennemis réconciliés

Guy Rodet

Pollinisation entomophile et reproduction sexuée des angiospermes

Les mutualismes plantes-fourmis

Importance des mutualismes insectes-plantes et perspectives

Partie 4. Pourquoi et comment choisir une plante ?

Pourquoi et comment choisir une plante ?

Denis Thiéry

Chapitre 22. Recherche de la plante hôte à distance

Denis Thiéry, Thierry Brévault, Serge Quilici, Laurent Dormont et Bertrand Schatz

Les étapes du processus de recherche

Médiateurs chimiques utilisés dans la localisation à distance

Rôle des caractéristiques visuelles de la plante

Comportement d’orientation des insectes

Modulation des comportements de recherche

Conclusions et pistes de recherche

Chapitre 23. L’insecte au contact des plantes

Denis Thiéry, Sylvie Derridj, Paul-André Calatayud, Nevile Maher et Frédéric Marion-Poll

Stimuli végétaux impliqués lors de la ponte

Choix de la plante et prise de nourriture

Pistes de recherches et d’applications

Chapitre 24. Qualité de la plante hôte et succès reproducteur

Jérôme Moreau et Denis Thiéry

Influence sur le développement larvaire et la taille de l’adulte

Influence sur les capacités reproductives des adultes

Durée de vie des adultes et délai avant la première ponte

Compromis reproduction-dispersion

Effet sur les prédateurs et les parasitoïdes

Conclusion

Chapitre 25. Induction natale de la préférence pour l’habitat (NHPI)

Denis Thiéry et Jérôme Moreau

Les travaux fondateurs de hopkins

Le conditionnement préimaginal : de l’observation à la démonstration

Héritage chimique ou pas ?

Signification et valeur adaptative du nhpi

Conclusion et perspectives

Partie 5. Défense des plantes contre les insectes. Se défendre sans pouvoir s'échapper

Défense des plantes contre les insectes

Se défendre sans pouvoir s’échapper

Philippe Giordanengo et Yvan Rahbé

Chapitre 26. Défenses constitutives

Maurice Vaissayre, François-Régis Goebel, Philippe Giordanengo et François Lieutier

Défenses morphologiques

Défenses chimiques

Chapitre 27. Défenses induites

François Lieutier, Philippe Giordanengo, Sébastien Dugravot et Anne-Marie Cortesero

défenses directes induites

Défenses indirectes induites

Chapitre 28. Les toxines des plantes

Nicolas Desneux

Synthèse constitutive versus induite des toxines

Coûts associés à la synthèse des toxines

Chapitre 29. Gènes et résistance des plantes aux insectes

Catherine Dogimont, Marie-Hélène Sauge, Julien Saguez et Philippe Giordanengo

Bases génétiques et moléculaires des résistances naturelles

Apports du génie génétique pour la sélection de variétés résistantes aux insectes

Partie 6. Des réseaux trophiques plus ou moins complexes autour des plantes

Des réseaux trophiques plus ou moins complexes autour des plantes

Anne-Marie Cortesero

Chapitre 30. Complexité des interactions au sein de la biocénose

Emmanuel Corcket, Brice Giffard et René Sforza

Architecture des réseaux trophiques

Regroupement des espèces au sein d’un réseau trophique

Cascades trophiques plantes-herbivores-prédateurs

Cascade trophique : du concept aux applications agronomiques

Interactions non trophiques dans les réseaux trophiques

Chapitre 31. La plante, un biotope de choix pour les entomophages

Laure Kaiser, Aude Couty et Anne-Marie Cortesero

La plante, site de la prédation et du parasitisme

La plante, site du développement

La plante, source directe et indirecte de nourriture pour les entomophages

Recherche d’une co-évolution plantes-entomophages

Impact du peuplement végétal sur les populations d’insectes entomophages

Conclusion

Chapitre 32. Un réseau trophique complexe : le cas des figuiers

Bertrand Schatz, Magali Proffit, Finn Kjellberg et Martine Hossaert-McKey

Le mutualisme entre le figuier et ses guêpes pollinisatrices

une médiation chimique exploitée par d’autres insectes

Chapitre 33. Interactions plantes-champignons-phytophages

François Lieutier et Marie-France Corio-Costet

Interaction tritrophique lobesia botrana-botrytis cinerea-vitis vinifera

Les interactions termites/fourmis champignons-plantes

Les interactions scolytes-champignons-arbres

Chapitre 34. Une relation trophique originale : la vection entomophile d’agents pathogènes

Etienne Herrbach, Nicolas Sauvion, Elisabeth Boudon-Padieu, Jean-Michel Lett, Bernard Reynaud et René Sforza

Qu’est-ce que la vection ?

Les agents phytopathogènes : des opportunistes manipulateurs ?

Familles vectrices et pathogènes transmis

Mécanismes cellulaires et moléculaires de la vection : état de l’art

Spécificité de l’interaction

Pistes de recherches

Partie 7. Évolution des interactions insectes-plantes : des processus dynamiques dans le temps et l'espace

Évolution des interactions insectes-plantes : des processus dynamiques dans le temps et l’espace

Jean-François Silvain et Nicolas Sauvion

Chapitre 35. Scénarios évolutifs des interactions insectes-plantes

Emmanuelle Jousselin, Jean-François Silvain et Gaël Kergoat

Des interactions plus ou moins spécialisées

Radiation des angiospermes et diversification des insectes

Les grandes tendances évolutives des associations plantes-phytophages

Conclusion

Chapitre 36. Histoire évolutive et diversité des interactions insectes pollinisateurs-plantes

Bertrand Schatz, Martine Hossaert-McKey et Finn Kjellberg

Histoire de la pollinisation par les insectes

Un cas emblématique : les orchidées

Conclusion

Chapitre 37. Effets des perturbations anthropiques sur l’évolution des interactions insectes-plantes

Guy Rodet

Effets évolutifs en lien avec l’homme « éco-ingénieur »

Des perturbations majeures dans un monde fragile

Chapitre 38. Impacts des changements climatiques sur les interactions insectes-plantes

Nicolas Sauvion et Joan van Baaren

Changements climatiques : un thème qui fait débat

Changements de climats et relations multitrophiques

Impact des changements climatiques en épidémiologie

Conclusions générales

Partie 8. Protéger les plantes des ravageurs

Protéger les plantes des ravageurs

Denis Thiéry

Chapitre 39. Histoire de l’installation de quelques ravageurs

Denis Thiéry, Yves Carton, Claire Vidal, Nathalie Gauthier, Sylvie Derridj, Bernard Vercambre, François-Régis Goebel, Jean-Claude Grégoire et François Lieutier

Le phylloxera de la vigne

Eudémis et cochylis de la vigne

Les aleurodes bemisia tabaci et trialeurodes vaporariorum

Un nouveau ravageur de maïs en europe : diabrotica virgifera

Le ver blanc de la canne à sucre à la réunion

Le foreur ponctué chilo sacchariphagus à la réunion

Le scolyte de l’épicéa dendroctonus micans (coleoptera, scolytidae)

Chapitre 40. Stratégies d’optimisation des défenses naturelles des plantes

Marie-Hélène Sauge, Nathalie Boissot, Julien Saguez et Philippe Giordanengo

La résistance des plantes en agriculture

Gestion durable de la résistance

Chapitre 41. Des ennemis naturels défenseurs des plantes

René Sforza, Anne-Marie Cortesero, Dominique Coutinot, Nicolas Desneux, François-Régis Goebel, Laure Kaiser-Arnauld et Elisabeth Tabone

Favoriser les auxiliaires naturels

Les lâchers d’auxiliaires sélectionnés

Aspects législatifs et réglementaires

Chapitre 42. Utilisation des médiateurs chimiques volatils en protection des cultures

Brigitte Frérot, Arnaud Ameline, Stéphanie Verneau et Denis Thiéry

Utilisation des molécules volatiles attractives : le piégeage

Méthodes directes de lutte

Conclusion générale et perspectives

Chapitre 43. Action sur la physiologie des insectes

Eric Darrouzet et Nicolas Desneux

Les biopesticides à action hormonale

Les biopesticides à action de type toxine

Chapitre 44. La gestion des habitats, pilier de l’agro-écologie

Jean-Philippe Deguine et Alain Ratnadass

Contexte et enjeux

Agro-écologie et protection agro-écologique des cultures

Bases conceptuelles de la gestion des habitats

Mise en œuvre de la gestion des habitats

Conclusions

Glossaire

Liste des auteurs

Cahier d'illustrations

Remerciements

Traiter une aussi grande diversité de sujets, de la paléoentomologie aux changements climatiques en passant par les réseaux complexes d’interactions entre les insectes et les plantes, impliquait nécessairement de faire appel à un grand nombre de spécialistes. Le risque était alors que le livre soit hétérogène dans le style et la cohérence entre les différentes parties. Pour éviter cet écueil, tous les auteurs ont accepté le cahier des charges qui leur a été imposé jusqu’à voir parfois leur texte initial modifié en profondeur. Nous tenons tous à les remercier très chaleureusement pour nous avoir accompagnés et souvent encouragés dans ce long travail d’écriture.

Ouvrage ambitieux par son contenu, nous avons aussi tenu à ce qu’il soit un ouvrage agréable à feuilleter. Un effort tout particulier a donc été porté sur la qualité des textes, la mise en page et les illustrations. Nous remercions vivement les éditions de l’IRD, et en particulier Thomas Mourier, pour avoir soutenu sans réserve ce projet dès que nous lui avons présenté le manuscrit. Au nom de tous les auteurs, nous voudrions tout particulièrement remercier Corinne Lavagne pour son très pointilleux travail de relecture des textes, son enthousiasme et ses encouragements, et enfin pour son indispensable rôle de coordinatrice du processus éditorial. Nous tenons à remercier aussi les éditions Quae qui, en acceptant cette coédition, ont montré leur confiance en ce projet malgré son ampleur. Merci en particulier à Claire Jourdan-Ruf pour son aide dans les dernières étapes de coordination de ce projet. Plusieurs auteurs, ou amateurs photographes passionnés d’insectes, ont accepté sans réserve que nous utilisions leurs photos pour illustrer cet ouvrage. Leurs noms apparaissent bien sûr à côté de chaque photo, mais nous voudrions mettre en avant un étudiant, Théotime Colin, qui nous a fourni des photos d’une beauté saisissante, comme vous pourrez le constater dans les cahiers couleurs. La qualité esthétique de l’ouvrage lui doit beaucoup, tout comme à Michelle Saint-Léger, qui a réalisé les cahiers couleurs et la couverture.

D’autres personnes ont participé plus indirectement à la rédaction par leurs commentaires – Marie-Anne Auge-Rozenberg, Pascal Campagne, Thierry Lamaze, Laure de Poncins, Patrick Saindrenan et Pierre Zagatti –, ou par leurs illustrations – Dominique Huet, Geneviève Prévost et Laurent Soldati –, qu’elles en soient remerciées.

Nous voudrions avoir ici une pensée toute particulière pour deux collègues qui nous ont quittés en cours de route. Claire Vidal, co-auteur de trois chapitres, chercheuse à l’IRD, s’intéressait plus particulièrement à l’aleurode, Bemisia tabaci. Paul Nardon, un des fondateurs de la biologie de l’insecte à l’Insa de Lyon, fut un fervent défenseur de la théorie de « l’endosymbiose en série ». Connu internationalement, chaleureux et humaniste, il aura marqué des générations d’étudiants.

Enfin, nous voudrions vivement remercier Marion Guillou pour avoir accepté de préfacer cet ouvrage, ce qui constitue en soi une belle reconnaissance du travail de fourmi accompli par tous.

Préface

Les insectes, nouveaux soldats de la sécurité alimentaire mondiale ?

Marion Guillou

Dans les décennies qui viennent, l’humanité devra faire face à l’un des plus grands défis de son histoire : dans un contexte de changement global, et notamment climatique, elle devra mobiliser les ressources alimentaires, énergétiques et en matières premières nécessaires pour une population de plus de 9 milliards d’êtres humains sur une planète dont on sait dès aujourd’hui que ses capacités ne sont pas infinies. Les insectes, dans la diversité de leurs espèces et de leurs styles de vie, seront des acteurs essentiels de la sécurité alimentaire mondiale, pour le meilleur et pour le pire.

Pour commencer, les insectes jouent un rôle essentiel dans la chaîne trophique. Un grand nombre d’espèces végétales doivent leur existence et leur reproduction à des insectes. Abeilles, bourdons et autres syrphes, en visitant les fleurs les unes après les autres en quête du nectar mis à leur disposition par les plantes, paient leur tribut en offrant leurs services de convoyeurs de pollen. Des chercheurs de l’Inra, dans le cadre d’un consortium européen, ont récemment estimé la valeur économique de ce service de pollinisation à plus de 150 milliards d’euros chaque année. Encore la parlante simplicité de ce chiffre masque-t-elle le fait que de nombreuses cultures sont largement tributaires des insectes pollinisateurs pour leur survie : c’est par exemple le cas de nombreuses cultures fruitières et légumières.

À l’inverse, une partie importante des récoltes est directement consommée par des insectes, soit au champ, soit en cours de stockage ; très souvent également, ce sont des insectes tels que pucerons ou cicadelles qui véhiculent d’autres maladies (virus, bactéries) à travers les cultures. En Afrique, les insectes sont ainsi la cause première des pertes de produits agricoles. Les progrès de la chimie dans la seconde partie du xxe siècle ont d’abord pu laisser penser que le contrôle de cette contrainte était à portée de main, et que la huitième plaie d’Égypte serait renvoyée au passé ; mais les effets indésirables des traitements insecticides sont vite apparus, ainsi que, par conséquent, la nécessité d’adopter des méthodes d’application ou de contrôle plus fines. Un des leviers de lutte contre les insectes ravageurs des cultures est la lutte biologique, qui repose sur la présence d’auxiliaires, souvent des insectes qui, naturellement présents ou introduits, consomment ou parasitent les espèces ravageuses. La coccinelle et ses larves sont ainsi de redoutables prédateurs des pucerons. Plus modestes et moins populaires, mais tout aussi efficaces, les minuscules guêpes trichogrammes bloquent l’éclosion des œufs de la pyrale du maïs ou de la redoutable mineuse des tomates sous serre.

Enfin, la valeur alimentaire des insectes eux-mêmes et la grande efficacité avec laquelle ils transforment la matière végétale en protéines animales font reposer sur eux de grands espoirs en tant que ressource alimentaire d’avenir. Plus de la moitié des humains appartiennent à des cultures pour lesquelles l’insecte est un aliment souvent recherché. Dans les pays occidentaux, ils sont au contraire une source de répulsion parfois vive, et si leur consommation par les humains nécessitera une mini-révolution culturelle, ils pourraient au moins être utilisés pour alimenter d’autres espèces d’élevage comme les volailles ou les poissons.

La relation de l’insecte à la plante est une clé pour comprendre et utiliser mieux chacune de ces situations. Le bourdon recherche activement la plante qu’il pollinise : la plante produit des fleurs colorées qui lui fournissent des repères. La chenille est exigeante quant à la plante qu’elle consomme : certaines plantes produisent des réactions de défense qui la dérangent. Le parasitoïde est attiré par la plante qui héberge sa victime : la plante modifie son odeur quand elle est infestée, et l’attraction n’en est que plus intense pour le parasitoïde qui viendra à son secours. Mieux comprendre ces relations ouvre la possibilité de les perturber ou au contraire de les favoriser selon que l’on souhaite améliorer ou freiner l’interaction avec l’insecte.

L’étude de ces relations basées sur l’odorat, la vision et le goût des insectes a été initiée voilà plus d’un siècle par le célèbre entomologiste rouergat Jean-Henri Fabre. Aujourd’hui, elle fait appel aux techniques de laboratoire les plus pointues et met à mal l’image surannée de l’entomologiste passant des journées dans son laboratoire à épingler des mouches. La chromatographie permet d’analyser les composés volatils qui constituent les odeurs. L’électro-antennographie permet de reproduire la réaction d’une antenne touchée par une odeur. L’imagerie tissulaire ou cellulaire rend possible la visualisation des réactions du cerveau de l’insecte quand il est confronté à un stimulus. La pénétrométrie électrique permet de décrire en temps réel le comportement alimentaire du puceron lorsqu’il pique la nervure d’une feuille. La modélisation mathématique permet de reconstituer le comportement d’un insecte dans une « plume » d’odeurs. Les nouvelles techniques de séquençage offrent la possibilité de mieux connaître la diversité des espèces et, par exemple, de retracer a posteriori les voies suivies par les espèces invasives, pour mieux prévenir les invasions demain.

Les insectes sont des acteurs des écosystèmes à intégrer dans le fonctionnement global de ces derniers. Ainsi, leur étude interviendra en agro-écologie à plusieurs niveaux : celui des parcelles de culture comme celui des paysages, et pour la vie des sols comme pour le transport de nombreux pathogènes végétaux, animaux et humains. Dans leur diversité, les insectes contribuent à la résilience de l’environnement naturel comme cultivé.

Dans cet ouvrage, exceptionnel par la diversité des approches présentées, vous trouverez de ce fait une profondeur fascinante par les va-et-vient qu’il propose dans l’évolution et dans les échelles d’observation. Les éditeurs scientifiques, de par la large palette de leurs thématiques de recherche, ont su faire appel à des auteurs à large spectre qui nous conduisent du microcosme jusqu’aux diverses zones de la planète, et de la paléoentomologie jusqu’à l’adaptation aux changements climatiques contemporains et à venir. Que vous soyez agriculteur curieux, enseignant à la recherche des dernières découvertes ou tout simplement intéressé par les avancées scientifiques dans ce domaine, vous y trouverez votre miel, et pour ceux que la science fait rêver, ils pourront en outre se délecter de la poésie de certaines descriptions – comme « les pointillés odorants que laisse une fourmi sur sa route » – et de la beauté des illustrations.

Auteur

Marion Guillou

Présidente d’Agreenium Membre du bureau du Consortium des centres internationaux de recherche agricole (CGIAR)

Introduction

Nicolas Sauvion, Paul-André Calatayud, Denis Thiéry et Frédéric Marion-Poll

Immense paradoxe, alors que depuis l’aube de l’humanité l’homme n’a eu de cesse de porter toujours plus loin son regard (terres, océans, espace), alors que notre curiosité continue de nous pousser vers d’autres infinis, avons-nous seulement conscience de l’existence d’un autre univers, un monde invisible, ou presque, avec lequel nous partageons à chaque instant notre espace vital, le monde des insectes. À travers cet ouvrage, un groupe de quatre-vingt-quatre entomologistes vous accompagne vers cette Terra Incognita, univers baigné de sons et d’odeurs auxquels nos propres sens restent la plupart du temps insensibles, monde s’étendant sur la quasi-totalité de la surface de la Terre, englobant au moins les trois quarts des espèces animales, comptabilisant 2 millions d’espèces – certains estiment ce nombre plus proche des 10 millions –, monde habité par des êtres aux couleurs étonnantes, souvent étincelantes, et aux formes tellement extravagantes, des êtres a priori si différents de nous, mais en réalité tellement similaires par certains aspects1…

Notre propos n’est cependant pas seulement de décrire ce qu’est un insecte, ce serait avoir une vision trop réductrice des choses ; la vision d’un entomologiste-collectionneur récoltant, épinglant et rangeant soigneusement ces insectes sans même s’intéresser à leur biologie. Cet ouvrage s’attache à comprendre les grandes fonctions des insectes, leur fonctionnement individuel et populationnel, leurs interactions plus ou moins intimes avec les composantes de l’écosystème – et en particulier les plantes – et plus globalement leur intégration dans les écosystèmes. Il s’intéresse aussi à leur lien avec l’espèce humaine, soit comme compétiteurs (par exemple, les nuisibles aux productions agricoles), soit comme auxiliaires.

Notre démarche s’apparente à celle de Jean-Henri Fabre (1823-1915), probablement le plus célèbre de nos entomologistes, un « observateur inimitable »2 de la nature à une époque où de nombreux naturalistes étaient des instituteurs – c’était le cas de Fabre – ou des docteurs en médecine se passionnant pour l’entomologie agricole ou médicale. Nous citerons ici, bien sûr, Louis Pasteur (1822-1895), qui consacra une partie significative de sa carrière à comprendre les infections qui détruisaient le ver à soie et qui a ainsi sauvé la sériciculture française. La liste de ces pionniers du xixe au début du xxe siècle est longue3 : citons aussi Étienne Boyer de Fonscolombe (1772-1853), qui proposait en 1840 l’usage des insectes auxiliaires pour protéger les cultures4, Victor Audouin (1797-1841), qui s’est intéressé aux insectes ravageurs de la vigne, Paul Marchal (1862-1942), professeur à l’Institut national d’agronomie et réputé pour ses travaux contre le Bombyx disparate et les ravageurs de la vigne, ou encore Charles Valentine Riley (1843-1895), père de l’entomologie appliquée aux États-Unis, qui contribua à sauver le vignoble français au moment de la crise du phylloxera. Mais revenons à Fabre, considéré comme pionner en entomologie dans le sens où il a été le premier à associer l’étude des « mœurs des insectes5 » à l’étude des interactions des êtres vivants entre eux et avec leur milieu, autrement dit l’écologie. Sous le terme d’êtres vivants, nous nous contenterons d’évoquer les insectes et les plantes, conscients bien sûr que d’autres êtres vivants participent à ces équilibres naturels qui façonnent nos paysages. Fabre a également été le premier à mettre en évidence – un peu par hasard, il faut le reconnaître – la communication chimique chez les insectes, en observant l’extraordinaire pouvoir d’attraction d’une femelle de grand paon – placée sous une cloche grillagée – sur des mâles. Fabre, après plusieurs expériences, pensa à une puissante « onde odorante » émise par la femelle, capable d’agir à grande distance, sans vraiment trouver la véritable explication que nous connaissons aujourd’hui sous le nom de phéromone. Presque tout était dit, et nous étions en 1879.

Pourquoi nous focaliser plus particulièrement sur les insectes et les plantes ? Parce que nous ne pouvons pas appréhender le monde des insectes – et en particulier son extraordinaire diversité – sans comprendre qu’il est le fruit d’une longue histoire évolutive fortement influencée par la diversification progressive des plantes terrestres. C’est l’un des messages essentiels que nous espérons transmettre au travers de cet ouvrage. L’image de ce monde tel qu’il nous apparaît aujourd’hui n’est qu’un instantané, une vision figée d’un extraordinaire ballet d’acteurs en perpétuelle recherche d’un équilibre depuis des milliers, voire des millions d’années. Ce recul sur le passé nous aide à mieux comprendre les choses telles qu’elles se présentent à nous aujourd’hui et à anticiper le futur. Cette démarche prévaut dans beaucoup de domaines scientifiques, mais elle revêt un intérêt particulier pour la plupart des auteurs de ce livre du fait qu’ils travaillent au sein d’organismes de recherches fondamentales et appliquées, pour lesquels les insectes représentent des enjeux économiques majeurs6. La lutte biologique, la sélection de plantes résistantes, la lutte contre les organismes invasifs, la lutte contre les vecteurs de maladies, l’estimation des risques en agriculture liés aux changements climatiques sont quelques exemples des thématiques abordées par les entomologistes aujourd’hui pour répondre à la problématique de sauvegarde de nos forêts ou de la plante en tant que notre principale source alimentaire. Le lecteur comprendra rapidement que cette problématique est la toile de fond de la plupart des chapitres de cet ouvrage.

Le voyage que nous proposons n’est pas sans risque, il vous faudra – à la manière des explorateurs d’hier – maintenir votre curiosité en éveil au gré des 900 pages de cet ouvrage. Lutter sûrement parfois contre vos préjugés (admettre par exemple que les insectes sont intelligents), souvent faire preuve de beaucoup d’imagination. Mais rassurez-vous, vous serez accompagnés dans votre conquête. Quatre-vingt-quatre auteurs se sont associés pour rédiger 44 chapitres qui ont été voulus comme autant de synthèses. Un effort de concision et de clarté leur a été demandé. Le vocabulaire spécialisé a été explicité, soit en note de bas de page, soit dans un glossaire. Dans la forme toujours, la structure de cet ouvrage a été réfléchie pour que vous puissiez aborder de différentes manières sa lecture, que vous soyez un lecteur averti, un amateur entomologiste curieux, un étudiant plein d’enthousiasme et avide de connaissance, un professeur à la recherche d’un précieux support de cours… Abeille butineuse, vous irez d’un chapitre à l’autre à la recherche de votre précieux nectar, d’une information précise, d’une thématique qui vous tient à cœur. Le sommaire vous guidera, vous indiquera la distance à parcourir. Fourmi exploratrice, vous irez de chapitre en chapitre sans trop définir votre chemin à l’avance, mais en prenant soin de tracer votre...