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Le corps de ces petits insectes est recouvert de structures nanoscopiques, des brochosomes. On s’attendrait à ce qu’ils augmentent la réflexion de la lumière, mais ils ont l’effet inverse. Ce paradoxe vient d’être compris. Biophysique Charlotte Mauger 26 avril 2024 Pour la Science N° 559 [Image] Leafhopper and its brochosomes. ( A) An optical image of a leafhopper Gyponana serpenta. ( B) A scanning electron microscopy (SEM) image of the leafhopper wing (highlighted area in panel A). ( C and D) SEM images of brochosomes on the leafhopper wing, revealing their hollow buckyball-like geometry. ( E) An SEM image showing the cross-section of a natural brochosome cleaved by the focused ion beam (FIB) technique. ( F) The relationship between the diameter of brochosome through-holes and the diameter of brochosomes across different leafhopper species. Brochosome diameter and hole diameter were determined from our experimental measurements and a literature source ( 18). The fitted dashed line indicates that the through-hole diameters are approximately 28% of the corresponding brochosome diameters
Il a été baptisé Theiatitan azari. Avec ses 310 millions d’années, c’est le plus ancien fossile d’insecte utilisant ses ailes comme moyen de communication, révèle une étude de paléo-entomologistes publiée jeudi. Thomas Schubnel, Frédéric Legendre, Patrick Roques, Romain Garrouste, Raphaël Cornette, Michel Perreau, Naïl Perreau, Laure Desutter-Grandcolas & André Nel
L'étude de Monarques de plusieurs collections à travers le monde a mis en évidence des relations entre taille des ailes et taux de dispersion Par Benoît GILLES, 25.01.2021 "... À l’aide de données provenant de spécimens en collection et d’expériences en conditions d’élevage, l’équipe de Micah G. Freedman a démontré que la dispersion des Monarques dans de nouvelles zones géographiques a été effectuée par des individus possédant de grandes ailes, puis, une fois établies, que la taille des ailes s’est réduite au cours d’environ 1 000 générations. Ces résultats intéressants offrent 1) une preuve d’un lien direct entre la capacité d’expansion et la perte de la faculté à migrer ; 2) une chronologie du changement morphologique dans le temps et du mode de sélection sous-jacent. Il est en effet complexe de faire la distinction entre la sélection directionnelle vers un optimum phénotypique de type non migratoire et la sélection de traits maintenus par la migration : la perte des yeux chez les poissons cavernicoles, la réduction de la colonne vertébrale chez les épinoches à trois épines, ou encore la perte du vol chez les oiseaux insulaires par exemple. Les ailes du Monarque interviennent dans de nombreux comportements en plus de la migration : recherche de nourriture, évitement de prédateurs, poursuite de partenaires sexuels par exemple. L’absence de données sur la structuration génétique (gènes et loci) associée à la morphologie de l’aile, il est actuellement difficile de déterminer directement si les populations non migratrices résulteraient d’un processus de sélection divergente (perte de fonction) ou de sélection directionnelle (perte de diversité génétique). Les données phénotypiques obtenues durant l’étude fournissent des preuves confirmant la première hypothèse. Le rythme de l’évolution morphologique des ailes a été graduel. Arrivés en 1871, les Monarques australiens possèdent une surface alaire 7,3% plus petite que celle de leurs ancêtres nord-américains (819 mm2 contre 884 mm2), soit une réduction de moins de 0,5 mm2 par an, ou de moins de 0,1 mm2 par génération. Ces résultats n’excluent pas la possibilité que le caractère « ailes antérieures larges » soit activement sélectionné dans les populations non migratrices. Des recherches complémentaires sont nécessaires pour comprendre comment des facteurs autres que la migration à longue distance façonnent la morphologie des ailes des Monarques. Enfin, cette étude met en évidence l’importance des collections pour tester des hypothèses évolutives. Les collections ont fourni non seulement les spécimens utilisés pour les mesures mais aussi permis de déduire l’histoire expansive du Monarque dans l’Atlantique et dans le Pacifique. Comme l’expansion de l’aire de répartition de nombreuses espèces associée au changement climatique et aux activités anthropiques devient courante, la valeur des collections de spécimens biologiques ne fera qu’augmenter." [Image] A) Aires de distribution et d’expansion du Monarque – B) Nombre de spécimens étudiés et date des collectes – C) Relations de parenté entre les populations (Source : Freedman et al., 2020)
Différentes théories concurrentes de l’évolution des ailes des insectes ont émergé ces dernières années, mais aucune n’était entièrement satisfaisante. Enfin, une équipe du Laboratoire de Biologie Marine (MBL), Woods Hole, a réglé la controverse, en utilisant des indices provenant d’articles scientifiques de longue date ainsi que des approches génomiques de pointe. L’étude, menée par l’associée de recherche MBL Heather Bruce et le directeur MBL Nipam Patel, est publiée cette semaine dans Nature Ecology & Evolution. Nouvelles du monde | December 3, 2020
"Les ailes d’insectes, a confirmé l’équipe, ont évolué à partir d’une excroissance ou «lobe» sur les pattes d’un crustacé ancestral (oui, crustacé). Après la transition de cet animal marin vers la terre ferme il y a environ 300 millions d’années, les segments de patte les plus proches de son corps se sont incorporés dans la paroi corporelle pendant le développement embryonnaire, peut-être pour mieux supporter son poids sur terre. «Les lobes des pattes se sont ensuite déplacés vers le dos de l’insecte, et ceux-ci ont ensuite formé les ailes», explique la chercheuse Heather Bruce."
(...) [Image] Les insectes ont incorporé deux segments de pattes de crustacés ancestraux (étiquetés 7 en rouge et 8 en rose) dans la paroi du corps. Le lobe sur le segment 8 de la patte a ensuite formé l’aile chez les insectes, tandis que cette structure correspondante chez les crustacés forme la plaque tergale. Crédits: Heather Bruce __________________________________________________ Pour en savoir plus : → L'aile est la cuisse, par Alain Fraval http://www.insectes.xyz/epingle20.htm#lai → WING ORIGINS : Into the body wall and back out again | Nature Ecology & Evolution, 01.12.2022 https://www.nature.com/articles/s41559-020-01350-7 → Parhyale hawaiensis - YouTube - 1 déc. 2020 __________________________________________________ Sur le même sujet : → Les ailes des insectes ont évolué à partir des lobes des pattes de crustacés, selon des chercheurs américains - News 24 - by Erlando Haskett - dec 3, 2020 https://news-24.fr/les-ailes-des-insectes-ont-evolue-a-partir-des-lobes-des-pattes-de-crustaces-selon-des-chercheurs-americains/
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2017 : Mai "Ceci n’est pas un (n-ième) tuto pour kite-surfeurs. Mais une découverte faite par des entomologistes japonais (Kazuya Saito et trois collaborateurs) sur le repliement de l’aile membraneuse des coccinelles.
Tout le monde a vu une Barboulotte voler, élytres écartés, et atterrir sur son doigt, les ailes postérieures déjà cachées sous les élytres (à pois), prestement repliées. Donc personne n’avait pu observer leur repliement, ni leur dépliement. On supposait l'action ad hoc de mouvements verticaux de l’abdomen agissant sur une sorte d’origami pensé pour.
Notre équipe japonaise y est parvenue, armée de caméras à haute fréquence, d’un tomographe et d’un faux élytre en résine polymérisable aux UV, réalisé à partir d’un moulage effectué sur une Coccinelle à sept points Coccinella semipunctata (Col. Coccinellidé) désélytrée pour la science.
Puis une autre, intrépide expérimentatrice, s’est fait amputer d’un élytre et « greffer » (à la colle) à la place un élytre artificiel transparent. La Marivole ainsi appareillée décolle et se pose normalement. Et dévoile comment elle cache si promptement sa voilure.
La Bête à bon Dieu fait un usage habile du bord et de la face inférieure de l’élytre, parfaitement adaptée aux courbures des nervures de l’aile membraneuse, pour la plier, s’aidant de mouvements de l’abdomen pour la frotter et la tirer dans son logement. De plus, les zones « rigides » de l’aile arrière ont une structure semblable au ruban métallique des mètres de menuisier : raides une fois dépliées, pliable à n’importe quel endroit pourtant.
La Couturière va évidemment se faire copier son procédé par les ingénieurs spécialistes du « bio-inspiré ». Les applications sont très attendues."
Article source (gratuit, en anglais, avec schéma) :
Photo de la coccinelle greffée – cliché K. Saito
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CHRONIQUE. Savoir se camoufler mais aussi offrir les indices visuels de sa toxicité : tel est le double et improbable exploit réalisé par une lignée de lépidoptères sud-américains aux ailes transparentes. Une équipe française vient d’en démonter les ressorts. Nathaniel Herzberg, 19.12.2021 (abonnés) [...] Les rayons UV réfléchis "« Comment dès lors expliquer l’apparition de la transparence ? », interroge Marianne Elias, puisque c’est bien d’une perte de couleur qu’il s’agit. Les prédateurs se contentent-ils du signal d’alerte que constitueraient les parties non transparentes des ailes et du corps ? Dans un nouvel article, publié dans la revue eLife mardi 21 décembre, Marianne Elias, Charline Pinna et leurs collègues montrent qu’il n’en est rien. En analysant la structure des ailes et en modélisant le mode de vision des oiseaux, ils ont pu montrer que, contrairement à nous, ces derniers perçoivent bel et bien les rayons UV réfléchis par les ailes de leurs proies et distinguent dès lors parfaitement ces surfaces." (...)
"Le Monarque d’Amérique Danaus plexippus (Lép. Nymphalidé) est très connu pour ses migrations annuelles entre le nord et le sud de l’Amérique du Nord. Dans certains lieux isolés, comme des îles, des individus emportés par des courants aériens violents loin de leur route habituelle ont pu trouver des plantes hôtes acceptables et faire souche, engendrant des populations qui ne migrent pas. Ces Monarques « casaniers », non soumis à la pression de sélection du caractère migrateur sont-ils différents de leurs cousins ?" Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - Épingle publiée dans le n° 199 (4e tr. 2020)
"Les îles du Pacifique et de l’Atlantique où vivent isolées ces populations détachées constituent autant de laboratoires pour l’étude de l’évolution des caractères liés à la migration.
Micah Freedman et ses collaborateurs (université de Californie à Davis, États-Unis) se sont d’abord plongés dans les collections entomologiques des muséums, et ont mesuré les ailes de quelque 6 000 spécimens épinglés. Les plus anciens dataient de 1856. Les Monarques vivant actuellement dans les îles ont les ailes plus petites que les continentaux et que les premières générations de pionniers.
La diminution d’envergure semble correspondre à un besoin moindre de voler loin et longtemps. Elle pourrait aussi découler d’une adaptation à des conditions locales affectant les chenilles. L’équipe a donc procédé à l’élevage d’un millier de Monarques provenant d’Hawaii, de Guam, d’Australie et de Porto Rico en extérieur près de leur labo, à côté d’individus autochtones migrants. Les Monarques insulaires ont conservé leurs ailes plus petites. Leur réduction est donc d’ordre génétique et est indépendante des conditions d’élevage.
Ce travail fournit un exemple convaincant d’évolution des caractères liés à la migration, conservés dans un premier temps, puis perdus. Et souligne le rôle des collections."
Article source
_________________________________________________ [Image] Monarch butterflies are known for their lengthy migrations, but in some cases the insects have spread outside their normal range and settled in non-migrating populations. These non-migrating butterflies consistently have smaller wings (bottom, collected in S. America) than migrators (top, collected in San Francisco). Credit: Micah Freedman, UC Davis via Two centuries of Monarch butterflies show evolution of wing length, 03.11.2020 https://phys.org/news/2020-11-centuries-monarch-butterflies-evolution-wing.html
"La place des insectes parmi les arthropodes est à côté des crustacés et non des myriapodes, c'est admis depuis 10 ans. Un autre débat restait ouvert : d'où viennent les ailes des insectes, appendices qui les caractérisent ? D'un exite (excroissance comme une branchie) de la patte préexistant chez l'ancêtre commun des crustacés et des insectes, ou de nulle part étant une néoformation dérivée du notum (dos) des insectes primitifs par cooptation de gènes ?" Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2020 : Décembre
"Heather Bruce et Nipam Patel, du Marine Biological Laboratory (MBL) à Woods Hole (Massachusetts, États-Unis) se sont armés des fameux ciseaux CRISP Cas9 pour désactiver un par un 5 gènes homologues de la patte des insectes Mouche du vinaigre et Tribolium de la farine, et de celle d'un crustacé Amphipode commode et au génome décrypté Parhyale hawaiensis. Les phénotypes résultants indiquent que ces gènes correspondent aux 6 articles distaux.
Paryhale possède un 7e article accolé à la paroi du corps. Où est-il passé ? Dès 1893, il a été proposé qu'il a été incorporé à la paroi du corps – peut-être pour absorber le poids de l'animal passé à la vie terrestre. C'était il y a 300 millions d'années.
Dans les années 1980 une théorie est née selon laquelle les insectes ont incorporé le haut de la patte dans le bord du thorax et que les exites (lobes) présents chez les crustacés ont migré par la suite sur le dos et formé les ailes.
Les résultats génomiques et embryologiques de l'étude de Bruce et Patel sont en accord avec cette théorie. Ils n'auraient pas pu être obtenus sans tout le travail amont sur le décryptage du génome de milliers d'espèces."
Article source : doi.org/10.1038/s41559-020-01349-0
Illustration : les articles des pattes de Parhyale hawaiensis (en haut) et de la Punaise de l'asclépiade Oncopeltus fasciatus. Par H. Bruce
The same trick that makes a South American butterfly’s wings transparent could improve eye implants for people with glaucoma [via] Recherche animale sur Twitter, 01.05.2018 : "#Glaucome #biomimétisme #lapin: de nouveaux implants cornéens qui imitent la surface des ailes du #papillon vitré à longue queue indiquent les pics de #pression #intraoculaire et le moment de prendre le #médicament https://t.co/dEsvVSS9nZ… https://t.co/1pTNdKglxi"
https://twitter.com/recherche_anima/status/991254669086416896
La nature a toujours inspiré les chercheurs. C'est le cas des ailes de papillon qui ont une structure des plus délicates permettant à l'insecte de capturer et garder la chaleur des rayons du soleil grâce à un mécanisme sophistiqué. Ce mécanisme intéresse de plus en plus les chercheurs pour accroitre le rendement des cellules solaires thermiques. Incapables de produire assez de chaleur pour leur métabolisme, les papillons utilisent leurs ailes comme collecteurs solaires naturels. Le professeur Tongxiang Fan et son équipe de l'université de Shanghai Jiao Tong, ont présenté le 26 mars dernier, lors du congrès annuel de la société américaine de Chimie à San Diego, leurs travaux sur l'amélioration de la performance et du design de modules solaires utilisant la structure des ailes de papillon.
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