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Selon certaines études, les organismes multicellulaires ont tendance à devenir de plus en plus petits. Ce processus, connu sous le nom de miniaturisation, est l’une des principales tendances évolutives chez les insectes. La miniaturisation est un moteur de la diversité et des innovations évolutives ; cependant, elle s’accompagne aussi de certaines limites.

Dans cet article, nous expliquons ce qu’est ce phénomène et présentons certains des cas les plus extrêmes de miniaturisation chez les insectes.

Depuis des années, de multiples études montrent que chez les animaux multicellulaires (tous ceux composés de plus d’une cellule), il existe une tendance généralisée à la miniaturisation.

La miniaturisation est le processus évolutif visant à l’acquisition de corps extrêmement petits. Le phénomène de miniaturisation a été observé dans des groupes animaux très divers, par exemple :

  • Les araignées (Soricomorpha : Soricidae), les mammifères.
  • Les colibris (Apodiformes : Trochilidae), les oiseaux.
  • Divers groupes d’insectes et d’arachnides.

Pour en savoir plus sur les insectes géants, vous pouvez lire « La taille, ça compte (pour les insectes) ! »

Au cours de l’évolution, les phénomènes de diversification et de spéciation ont donné naissance à d’innombrables nouvelles espèces, toutes en compétition pour un espace et des niches écologiques toujours plus limités. Cette situation est encore plus extrême dans les régions tropicales, où les taux de diversification sont incroyablement élevés.

Pour en savoir plus sur le concept de niche écologique, lisez « L’espace vital des êtres vivants ».

Face à un besoin toujours croissant de ressources et d’espace, l’évolution a donné naissance à des phénomènes aussi curieux que la miniaturisation : en devenant plus petits, les organismes (qu’ils soient libres ou parasites) peuvent accéder à de nouvelles niches écologiques jusque-là inexploitées, acquérir de nouvelles sources de nourriture et éviter la prédation.

Bien qu’il existe plusieurs groupes d’animaux qui ont tendance à se miniaturiser, ce phénomène est plus répandu chez les arthropodes, constituant l’une de leurs tendances évolutives les plus significatives. D’autre part, les arthropodes détiennent le record d’avoir certains des plus petits animaux multicellulaires connus à ce jour, certains étant même aussi petits que… une amibe !

Le record mondial Guinness des plus petits insectes du monde

Les plus petits arthropodes répertoriés appartiennent à la sous-classe des crustacés Tantulocarida, connus pour être des ectoparasites d’autres crustacés plus grands, comme les copépodes ou les amphipodes. L’espèce Tantulacus dieteri est à ce jour considérée comme la plus petite espèce d’arthropode au monde, avec seulement 85 micromètres (0,085 millimètre), soit beaucoup plus petite que certaines créatures unicellulaires.

Les insectes, eux, ne sont pas en reste.

Mymaridae

Les mymarides sont une famille de guêpes de la superfamille des Chalcidoidea originaires des régions tempérées et tropicales. Les adultes, qui mesurent généralement de 0,5 à 1 millimètre de long, vivent en parasites sur les œufs d’autres insectes (par exemple, les punaises de lit). En raison de leur mode de vie, ils sont considérés comme étant d’une grande importance dans la lutte biologique contre les parasites. Ils font également partie des plus petits insectes du monde.

Actuellement, le record du plus petit insecte du monde est détenu par les mâles adultes sans ailes du mimaride Dicopomorpha echmepterygis du Costa Rica, avec une taille minimale enregistrée de 0,139 millimètre. En plus d’être dépourvus d’ailes, ils n’ont pas d’yeux ni de pièces buccales et leurs pattes se terminent par une sorte de ventouse qui leur permet de s’accrocher aux femelles (plus grandes et ailées) suffisamment longtemps pour les féconder. Ils sont plus petits qu’une paramécie, un organisme unicellulaire !

Vous pouvez lire « Microbiologie de base (I) : le monde invisible » pour en savoir plus sur les organismes unicellulaires.

Mâle de D. echmepterygis ; sans yeux ni pièces buccales, le mâle de cette espèce vit attaché à une femelle. Lien.

Non contents de détenir ce record, les mimaridés comptent également le plus petit insecte volant du monde : l’espèce Kikiki huna d’Hawaï, d’une taille d’environ 0,15 millimètre.

Trichogrammatidae

Comme les mimaridés, les trichogrammatidés sont de petites guêpes calcidoïdes parasites des œufs d’autres insectes, notamment des Lépidoptères (papillons et mites). Les adultes de la plupart des espèces mesurent moins d’un millimètre de long et sont répartis dans le monde entier. Les mâles de certaines espèces sont aptères et s’accouplent avec leurs sœurs à l’intérieur des œufs parasités où elles éclosent, mourant peu après sans jamais quitter cet espace.

Le genre Megaphragma contient deux des plus petits insectes du monde après les mimaridés : Megaphragma caribea (0,17 millimètre) et Megaphragma mymaripenne (0,2 millimètre), originaires d’Hawaï.

A) M. mymaripenne ; B) Paramecium caudatum. Lien.

Les trichogrammatides possèdent l’un des plus petits systèmes nerveux connus, et celui de l’espèce M. mymaripenne est, à ce jour, l’un des plus petits et des plus particuliers du monde animal : il ne comporte que 7400 neurones sans noyau, fait unique à ce jour. Au cours du stade nymphal, cette espèce développe des neurones avec des noyaux entièrement fonctionnels qui synthétisent suffisamment de protéines pour l’ensemble du stade adulte de l’insecte. En atteignant le stade adulte, les neurones perdent leurs noyaux et deviennent plus petits, ce qui permet de gagner beaucoup d’espace.

Ptiliidae

Les Ptiliidae sont une famille cosmopolite de petits coléoptères caractérisée par l’inclusion des plus petits insectes non parasites du monde, appartenant aux genres Nanosella et Scydosella.

Les œufs de ptilidés sont très gros par rapport à la taille des femelles adultes, ils ne se développent donc et ne pondent qu’un seul œuf à la fois. En revanche, de nombreuses espèces subissent une parthénogenèse.

Apprenez à connaître le phénomène de la parthénogenèse en lisant « L’immaculée conception… chez les reptiles et les insectes ».

À l’heure actuelle, la plus petite espèce connue de coléoptère, et donc la plus petite espèce d’insecte non parasite (vivant librement) au monde, est Scydosella musawasensis (0,3 millimètre), citée au Nicaragua et en Colombie.

Scydosella musawasensis. Lien (image originale : Polilov, A (2015) How small is the smallest ? Nouveau signalement et remesure de Scydosella musawasensis Hall, 1999 (Coleoptera, Ptiliidae), le plus petit insecte vivant libre connu).

Conséquences de la miniaturisation

La miniaturisation implique une série de modifications anatomiques et physiologiques, visant généralement à simplifier les structures. Selon Gorodkov (1984), la limite de la miniaturisation se situe à 1 millimètre, en dessous de laquelle se produiraient de grandes simplifications qui rendraient la vie multicellulaire irréalisable.

Si cette simplification se produit chez certains groupes d’invertébrés, les insectes ont amplement démontré qu’ils pouvaient franchir ce seuil sans trop de signes de simplification (en conservant un grand nombre de cellules et en présentant une plus grande complexité anatomique que les autres organismes de taille similaire), et même donner naissance à des structures inédites (comme dans le cas des neurones sans noyau de M. mymaripenne).

Alors que les insectes s’accommodent très bien de la miniaturisation, devenir si petit n’est pas toujours gratuit :

  • Simplification ou perte de certaines fonctions physiologiques : perte des ailes (et, par conséquent, de la capacité à voler), des pattes (ou de leurs modifications extrêmes), des pièces buccales, des organes sensoriels.
  • Modifications significatives des effets associés à certaines forces physiques ou paramètres environnementaux : forces capillaires, viscosité de l’air ou taux de diffusion, tous associés à la réduction extrême des systèmes circulatoire et trachéal (ou respiratoire). Autrement dit, le fait d’être plus petit modifie les mouvements internes des gaz et des liquides.

Alors, la miniaturisation a-t-elle une limite ?

La réponse est oui. Bien que les insectes y résistent.

Il existe plusieurs hypothèses à ce sujet, chacune ayant un organe différent comme élément limitant. Parmi ceux-ci, les systèmes nerveux et reproductif, ainsi que les organes sensoriels, ne tolèrent pas la miniaturisation ; ils doivent être suffisamment grands pour être fonctionnels. En dessous d’une taille critique, leurs fonctions seraient compromises, et avec elles, la vie multicellulaire.

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