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En direct des laboratoires

 

4 mars 2016

Les origines de l'incroyable biodiversité des insectes remises en cause

 

Apparus il y a plus de 450 millions d’années, les insectes forment aujourd’hui 90% de la biodiversité terrestre non-microbienne. Pour tenter de déterminer les ressorts de cette foisonnante diversité, une équipe franco-américaine composée notamment de chercheur de l’Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM, CNRS/IRD /Univ. Montpellier) s’est lancée dans un travail d’analyse sans précédent. En s’appuyant à la fois sur les données moléculaires et fossiles disponibles pour cette classe d’animaux, les chercheurs sont en effet parvenus à retracer l’histoire évolutive des insectes. Leurs résultats publiés en janvier dernier dans Scientific Reports permettent de savoir dans quelle mesure les extinctions de masse, les changements environnementaux ou l’apparition d’innovations morphologiques ont influencé la diversification des insectes depuis leur origine.


Larve de grillon, orthoptère. Cet insecte est issu d'ambre translucide provenant d'un gisement des Charentes (France), datant du Crétacé (100 millions d'années). © Vincent PERRICHOT/Didier NERAUDEAU/CNRS Photothèque

 

Avec plus d’1,3 million d’espèces décrites, mais sans doute 10 fois plus encore à découvrir, les insectes constituent de très loin la classe d’invertébrés la plus diversifiée de la planète. Apparus bien avant les dinosaures, ils sont parmi les animaux les plus anciens à s’être adaptés à la vie terrestre. Mais comment expliquer un tel succès évolutif ? Pour tenter d’apporter des réponses à cette question, des scientifiques de l’Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM, CNRS/IRD /Univ. Montpellier), du Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (CBGP, INRA/Cirad /IRD/Montpellier SupAgro) et de l’Université de Californie (Santa Cruz, Etats-Unis) ont réalisé une des premières études macroévolutives sur cette classe d’animaux en couplant données fossiles et moléculaires. Pour cela, ils ont analysé la diversification des insectes à l’aide d’un arbre phylogénétique représentant 82% des familles d’insectes existantes. « Depuis peu, la conjonction de nouvelles approches analytiques, d’outils mathématiques plus puissants et de données génétiques suffisamment riches autorise l’utilisation d’arbres phylogénétiques pour mesurer le taux d’apparition et de disparition de groupes d’espèces tel que celui-ci », précise Fabien Condamine, biologiste de l’évolution à l’ISEM et cosignataire de l’article. En superposant cette analyse à celle de 40 000 occurrences fossiles d’insectes, les scientifiques ont pu remonter le fil des évènements de spéciation et d’extinction qui ont marqué l’histoire des insectes depuis leur origine.

L’étude du registre fossile révèle tout d’abord un taux de diversification élevé dès l’apparition des insectes. Sur les quatre extinctions de masse qui ont jalonné l’histoire évolutive des insectes, seules celles du Permien-Trias, il y a 252 millions d’années, et du Crétacé-Paléogène, il y a 66 millions d’années, semblent avoir eu un impact significatif sur la diversité des insectes. Ces extinctions sont en outre suivies de périodes de très forte diversification corroborées par l’analyse phylogénétique des données moléculaires. Les travaux des scientifiques mettent aussi en évidence des taux d’extinction relativement faibles témoignant de la résilience des insectes tout au long de leur histoire évolutive. Par ailleurs, ces résultats contredisent les hypothèses communément admises selon lesquelles les innovations majeures, que sont l’apparition des ailes et la métamorphose complète, seraient à l’origine d’un accroissement significatif de la biodiversité des insectes.  De la même manière, l’explosion soudaine des espèces de plantes à fleurs au cours du Crétacé n’a pas, comme on le supposait jusqu’à présent, accentué la diversification de ces animaux. « Les taux de diversification les plus élevés étant observés au sein les quatre ordres d’insectes les plus riches, ce serait plutôt des innovations spécifiques à chacun de ces grands groupes, comme l’évolution des élytres chez les coléoptères, qui auraient favorisé la diversification de la classe toute entière », conclut Fabien Condamine.

 

Patron global de la diversification des insectes sur la base du registre fossile, qui a été analysée avec un modèle bayésien pour les familles. Taux d’origination (bleu) et d'extinction (rouge) ont été estimés en utilisant les fossiles contraints par des périodes de temps tel que défini par les époques géologiques de l'échelle des temps. Les lignes pleines indiquent les taux moyens, tandis que les zones ombragées montrent l’intervalle de confiance à 95%. Les taux nets de diversification (noir) sont définis comme la différence entre origination et extinction. Les lignes verticales indiquent les limites entre les limites géologiques et les grands événements d'extinction de masse. Cet article dans Scientific Reports utilise des approches phylogénétiques pour étudier l’impact passé des changements environnementaux sur la dynamique de la biodiversité. Cet article dans Scientific Reports utilise des approches fossiles et phylogénétiques pour étudier la dynamique de diversification passée ainsi que le rôle des changements environnementaux sur la biodiversité des insectes.
© Fabien Condamine. 

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Référence 

Global patterns of insect diversification: towards a reconciliation of fossil and molecular evidence?, par Fabien L. Condamine, Matthew E. Clapham et Gael J. Kergoat, publié dans Scientific Reports le 18 janvier 2016.
DOI:10.1038/srep19208

 

Contact chercheur

Fabien Condamine, Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM) -  CNRS/IRD /Univ. Montpellier/EPHE

Email : fabien.condamine@gmail.com

 

Contact communication

Fadela Tamoune, Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier (ISEM) -  CNRS/IRD /Univ. Montpellier/ EPHE

Email : fadela.tamoune@univ-montp2.fr

 


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