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classe d'arthropodes De Wikipédia, l'encyclopédie libre
Les Insectes (Insecta) sont une classe d'animaux invertébrés de l'embranchement des Arthropodes et du sous-embranchement des Hexapodes. Ils sont caractérisés par un corps segmenté en trois tagmes (tête possédant des pièces buccales externes, une paire d'antennes et au moins une paire d'yeux composés ; thorax pourvu de trois paires de pattes articulées et deux paires d'ailes plus ou moins modifiées[a] ; abdomen dépourvu d'appendices) contenant au maximum 11 segments protégés par une cuticule formant un exosquelette composé de chitine et pourvu de trachées respiratoires.
Insecta
Pour l’article homonyme, voir Insectes (revue).
| Règne | Animalia |
|---|---|
| Sous-règne | Bilateria |
| Infra-règne | Protostomia |
| Super-embr. | Ecdysozoa |
| Embranchement | Arthropoda |
| Sous-embr. | Hexapoda |
Taxons de rang inférieur
Avec près de 1,3 million d'espèces décrites existant encore (et près de 10 000 nouvelles espèces inventoriées par an[1]), les Insectes constituent 55 % de la biodiversité des espèces et 85 % de la biodiversité animale (définie par le nombre d'espèces)[2]. On estime entre 5 et 80 millions d'espèces possibles[3],[4],[5]. Dix milliards de milliards (1019) d'individus seraient vivants en même temps à un instant donné, selon des estimations[6]. Leur biomasse totale serait 300 fois plus importante que la biomasse humaine, quatre fois supérieure à celle des vertébrés[b], sachant que les insectes sociaux représentent à eux seuls la moitié de la biomasse des Insectes[8].
Apparus il y a plus de 400 millions d'années, les Insectes sont les plus anciens animaux à s'être adaptés à la vie terrestre en devenant amphibies, et ils font partie des rares organismes terrestres à ressembler à leurs ancêtres (stabilité taxinomique). Ce sont également les premiers animaux complexes à avoir développé la capacité de voler pour se déplacer, étant pendant 150 millions d'années les seuls à posséder ce moyen de locomotion[9]. Pourvus d'ailes, d'un exosquelette rigide, d'une petite taille, d'un potentiel de reproduction élevé et d'un stade nymphal de la métamorphose, ces facteurs favorisant la colonisation de nombreuses niches écologiques expliquent leur succès évolutif. On les trouve maintenant sous presque tous les climats et dans les milieux continentaux terrestres et aquatiques. Seule la mer n'a pas été colonisée[10], cet habitat marin étant majoritairement dominé par le groupe des Crustacés, dont les Hexapodes sont issus justement par adaptation au milieu terrestre[11].
L'entomofaune désigne la totalité de la population d’insectes présents dans un milieu.
Les Insectes ont de nombreuses interactions avec les humains. Certains entrent en compétition directe pour nos ressources comme les insectes ravageurs en agriculture et en exploitation forestière (sylviculture). D'autres peuvent causer des problèmes de santé majeurs en tant que vecteurs d'agents pathogènes et de maladies infectieuses graves. À l'opposé, beaucoup d'insectes sont considérés comme écologiquement bénéfiques en tant que prédateurs, pollinisateurs, producteur de commodités (miel, soie, etc.), détritivores, ou encore en tant que source de nourriture pour de nombreuses espèces animales et chez l'Homme[12].
Le cycle de vie des Insectes passe par plusieurs stades de transformations physiques appelés « mues » et implique généralement plusieurs métamorphoses. Les araignées, scorpions et acariens ne sont pas des Insectes, mais des Arachnides ; entre autres différences, ils ont huit pattes. L'entomologie est la branche de la zoologie dont l'objet est l'étude des Insectes.
Plus de 40 % des espèces d'Insectes sont menacées d'extinction dans les prochaines décennies, selon une vaste étude publiée dans la revue Biological Conservation en 2019[13]. Le taux d'extinction des Insectes est huit fois supérieur à celui des autres espèces animales et ils risquent de disparaître d'ici le début du XXIIe siècle si le rythme actuel se poursuit (diminution de 2,5 % par an depuis les années 1980). Les principaux facteurs de ce déclin sont, par ordre d'importance décroissante : la destruction des habitats et leur conversion à l'agriculture intensive et à l'urbanisation ; la pollution, principalement celle des fertilisants et des pesticides de synthèse ; les facteurs biologiques, notamment les agents pathogènes et les espèces introduites ; le changement climatique[14],[15].
Le mot insecte vient du latin insectum, qui signifie « en plusieurs parties », en référence à la segmentation de leur corps en trois parties principales[16]. L'étymologie latine est un calque du grec ἔντομος / éntomos, « incisé, entaillé »[17].
Au sein des arthropodes, les insectes ont traditionnellement été rapprochés des myriapodes sur la base de plusieurs caractères : appendices uniramés, présence de trachées et de tubes de Malpighi, mandibules formées d'un appendice complet (et non pas de la base d'un appendice comme chez les crustacés). Cependant, la phylogénie moléculaire[18],[19], l'arrangement des gènes mitochondriaux[20], ainsi que l'analyse cladistique des caractères ont conduit à considérer que les insectes devaient en fait être inclus au sein des crustacés (au Moyen Âge, ils étaient classés dans les vermes, « vers » comprenant aussi les petits rongeurs et les mollusques[21]). Le clade des pancrustacés établi à la suite de cette découverte contient donc les lignées de crustacés marins qui sont probablement paraphylétiques et les insectes proprement dits, qui sont monophylétiques. Les caractères ayant conduit au rapprochement des insectes avec les myriapodes sont donc probablement des convergences associées à l'adaptation au milieu terrestre. Le développement du système nerveux des insectes et des crustacés possède en revanche des similitudes extrêmement frappantes[22].
Un arbre phylogénétique des arthropodes place les insectes dans le contexte d'autres hexapodes et des crustacés, et des myriapodes et chélicères plus éloignés[23].
| Panarthropoda |
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Le Titan (Titanus giganteus) est candidat au titre de plus gros insecte du monde[24], avec une taille dépassant les 16 cm.
Le plus petit insecte libre (non parasitoïde) actuel est Scydosella musawasensis, un coléoptère d'à peine plus de 0,3 mm de long[25]. Dicopomorpha echmepterygis est une espèce de guêpes parasitoïdes dont le mâle a été désigné comme le plus petit organisme adulte de la classe des insectes, ne mesurant pas plus de 0,139 mm (139 μm) de long (plus petit que les paramécies, des organismes unicellulaires)[26].
Il semble exister une relation générale poids/longueur pour les insectes[27].
La classification des insectes a été proposée par Carl von Linné au XVIIIe siècle sur la base de critères morphologiques propres aux insectes. Ainsi, une trentaine d'ordres d'insectes actuels est recensée sur l'ensemble de la planète. Leur classification n'est pas encore stabilisée, quelques groupes établis par la tradition se révélant récemment hétérogènes. Le sous-embranchement des hexapodes Hexapoda est donc un concept plus vaste que celui des insectes lequel, au sens strict, constitue un groupe frère des entognathes.
D'après Roth (1974)[28], la classe des Insectes est subdivisée en deux sous-classes :
D'après Brusca & Brusca (2003)[29] et d'après Ruggiero et al. (2015)[30], incluant Brusca, expert pour ITIS[31], la classe Insecta comprend trois sous-classes :
La sous-classe des Aptérygotes regroupe des insectes primitifs aptères. On y retrouve peu de diversité et ils sont classés en deux groupes qui sont traités comme des ordres : Archaeognatha et Zygentoma.
La sous-classe des Ptérygotes regroupe les insectes « ailés » ou ptérygotes. Ce groupe représente la lignée principale de la majorité des insectes. Ils se sont abondamment diversifiés depuis leur apparition, il y a environ 350 millions d'années (Carbonifère)[32]. La classification actuelle sépare les Ptérygotes en plus de 25 ordres différents[33].
Pterygota (ptérygotes) d'après ITIS (30 décembre 2015)[31] :
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La phylogénie interne est basée sur les travaux de Sroka, Staniczek & Bechly 2014[34], Prokop et al. 2017[35] et Wipfler et al. 2019[36].
| Insecta |
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Avec près de 1,3 million d'espèces décrites, les insectes représentent plus des deux tiers de tous les organismes vivants[précision nécessaire]. Dans cette classe, quatre ordres dominent dans le nombre d'espèces décrites. Entre 600 000 et 795 000 espèces sont incluses dans les ordres des coléoptères, des diptères, des hyménoptères et des lépidoptères. Les coléoptères représentent 40 % des espèces d'insectes, mais certains entomologistes suggèrent que les mouches et les hyménoptères pourraient être aussi diversifiés.
| Ordres | Southwood (1978) | Arnett (1985) | May (1988) | Brusca & Brusca (1990) |
| Coléoptères | 350 000 | 290 000 | 300 000 | 300 000 |
| Diptères | 120 000 | 98 500 | 85 000 | 150 000 |
| Hyménoptères | 100 000 | 103 000 | 110 000 | 125 000 |
| Lépidoptères | 120 000 | 112 000 | 110 000 | 120 000 |
Ils sont la classe d'organismes vivants la plus diversifiée en terme du nombre d'espèces et par ce fait, ils sont majoritairement dominants dans les milieux terrestres et aquatiques. Cette biodiversité est un facteur important pour la conservation de la nature, l'intégrité de l'environnement et le potentiel invasif de certaines espèces généralistes.
L'état des populations mondiales d'insecte est très mal connu, notamment dans les forêts tropicales et équatoriales.
On sait cependant que beaucoup d'espèces semblent avoir disparu ou sont en forte voie de régression (insectes saproxylophages par exemple dans les zones tempérées). 5 à 10 % des espèces d'insectes ont disparu depuis le début de l'ère industrielle. Le rythme des disparitions devrait connaitre une forte accélération dans les décennies à venir : un demi-million d’espèces sont en danger d’extinction[38].
De manière générale, l'ONU a identifié de grandes causes de régression de la biodiversité qui sont les modifications des habitats des espèces (destruction, banalisation, fragmentation, artificialisation, déforestation, drainage, mise en culture, etc.) ; la surexploitation ; la pollution ; l'introduction d'espèces exotiques envahissantes ; et les changements climatiques. Les premiers effets du dérèglement climatique sont déjà visibles, mais les effets futurs sont encore mal évalués. Ils pourraient inclure un déplacement et une modification altitudinale des aires de répartition, la disparition d'espèces, des changements de taux de pullulation et du caractère invasif (éventuel ou avéré) de certaines espèces ; Il existe un écart entre les évaluations de vulnérabilité des espèces et les stratégies de gestion conservatoire (bien qu'il y ait un consensus sur l'importance de lier ces deux domaines pour la conservation de la biodiversité).
En 2012, une étude[39] a cherché à étudier la vulnérabilité de trois espèces de coléoptères aquatiques ibériques endémiques en trois colonisations indépendants d'un même habitat, sur la base de leur métabolisme et physiologie selon la température, des modèles de distribution et de capacité de dispersion. La gestion doit prendre en compte les capacités différentielles à persister et les gammes possibles de réponse au réchauffement. Dans ce cas, l'étude a conclu que ces trois espèces seront affectées très différemment par le réchauffement malgré des traits écologiques et biogéographiques assez similaires[39].
En 2014, des experts appartenant principalement à des organismes de recherches publiques d'une quinzaine de pays ont synthétisé les publications décomptant les insectes, concluant au « déclin massif des insectes » depuis les années 1990, qui semble principalement dû à l'utilisation et la persistance de pesticides systémiques[40].
En 2018, les modélisations disponibles laissent penser que chez les vertébrés et les plantes, le nombre d'espèces perdant plus de la moitié de leur aire géographique d'ici 2100 sera réduit de moitié si le réchauffement est limité à 1,5 °C (plutôt qu’à 2 °C) en 2100, mais que pour les insectes, ce nombre serait réduit des deux tiers. Des pertes dépassant 50 % de l'aire géographique déterminées par le climat sont prévues chez environ 49 % des espèces d’insectes, 44 % des plantes et 26 % des vertébrés pour le scénario tententiel ; à 2 °C, cette proportion tombe à 18 % d'insectes, 16 % de plantes et 8 % de vertébrés ; et à 1,5 °C cette proportion tombe à 6 % d'insectes, 8 % de plantes et 4 % de vertébrés. Si le réchauffement est limité à 1,5 °C (contre 2 °C dans l'accord de Paris) le nombre d'espèces susceptibles de perdre plus de 50 % de leur aire de répartition est réduit d'environ 66 % chez les insectes et d'environ 50 % chez les plantes et les vertébrés[41].
Selon une étude australienne publiée en 2019 dans Biological Conservation qui constitue le premier rapport mondial sur l’évolution des populations d’insectes, le taux d’extinction des insectes est huit fois supérieur à celui des autres espèces animales et ceux-ci risquent de disparaître d'ici le début du XXIIe siècle si le rythme actuel se poursuit (diminution de 2,5 % par an depuis les années 1980). L’urbanisation, la déforestation, la pollution et surtout l’agriculture intensive sont les principaux facteurs de ce déclin[42],[14].
En France métropolitaine, le calcul du nombre d'espèces, basé sur des estimations statistiques, évalue la faune entomologique actuellement connue à 34 600 espèces (décrites pour la plupart uniquement par la forme adulte), et la faune entomologique totale à 40 000 espèces. Il reste donc près de 5 000 espèces à découvrir[44].
En 2021, un rapport de l'Académie suisse des sciences naturelles évalue le nombre d'espèces d'insectes en Suisse à 60 000, dont environ la moitié est cataloguée. Sur l'ensemble des espèces étudiées, 16 % sont potentiellement menacées et 43 % sont menacées[45],[46].
Comme tous arthropodes, les insectes ont un corps segmenté soutenu par un exosquelette qui est composé d'une cuticule chitineuse recouverte d'un ensemble de corps gras composant la cire épicuticulaire. Les segments du corps sont organisés en trois parties principales qui sont la tête, le thorax et l'abdomen[47]. La tête possède une paire d'antennes, une paire d'yeux composés, des ocelles et trois ensembles d'appendices modifiés qui forment les pièces buccales. Ces appendices se sont spécialisés avec l'évolution, si bien que maintenant on en retrouve plusieurs types (broyeur, suceur, suceur-piqueur, suceur-spongieur et suceur-lécheur)[48].
Le thorax est composé de trois segments (prothorax, mésothorax et le métathorax) et porte généralement tous les organes locomoteurs (ailes ou pattes). L'abdomen est composé la plupart du temps de onze segments qui peuvent parfois porter des appendices tels des cerques par exemple. À l'intérieur, il contient une partie des organes importants comme l'appareil digestif, le système respiratoire, le système excréteur et les organes reproducteurs[49]. On retrouve une grande variabilité et de nombreuses adaptations dans la composition des parties du corps de l'insecte, en particulier les ailes, les pattes, les antennes et les pièces buccales.
La respiration de l'insecte se fait grâce à des invaginations du tégument appelées trachées qui constituent un réseau apportant l'oxygène directement aux cellules. Ces trachées s'ouvrent sur l'extérieur par des stigmates respiratoires à ouverture variable, sur les côtés des segments (pleurites) thoraciques et abdominaux.
Le milieu intérieur est constitué d'hémolymphe dont la circulation est assurée par plusieurs dispositifs anatomiques (vaisseau contractile dorsal, diaphragmes, « cœurs » accessoires) et est contrôlée finement par le système nerveux[50]. L'appareil circulatoire est ouvert, à faible pression.
L'appareil circulatoire n'a donc pas ou peu de rôle pour la respiration (à quelques exceptions près comme les larves de chironome — diptère vivant dans des milieux très faiblement oxygénés — qui possèdent de l'hémoglobine)[51].
L'insecte utilise son système digestif pour extraire des nutriments et d'autres substances à partir de la nourriture qu'il consomme[52]. Ces aliments sont généralement ingérés sous forme de macromolécules complexes composées de protéines, polysaccharides, lipides et d'acides nucléiques. Ces macromolécules doivent être ventilées par des réactions cataboliques pour devenir des molécules plus petites comme des acides aminés et des molécules de sucre simple. De cette manière, les cellules peuvent les assimiler.
L'appareil digestif est constitué d'un long tube clos appelé le canal alimentaire et celui-ci s'étend longitudinalement à travers le corps. Ce tube digestif dirige unidirectionnellement la nourriture de la bouche à l'anus. Il est divisé en trois parties : stomodeum (intestin antérieur), mésentéron (intestin moyen) et proctodeum (intestin postérieur). Le stomodeum et le proctodeum sont recouverts de cuticule puisqu'ils sont issus d'invaginations du tégument. En plus du tube digestif, les insectes ont également des glandes salivaires et des réservoirs salivaires. Ces structures se retrouvent dans le thorax, à côté de l'intestin antérieur[49].
Le système nerveux central est constitué d'une double chaîne ganglionnaire ventrale, dont les ganglions les plus massifs sont antérieurs et forment le cerveau situé dans la cavité de l'exosquelette de la tête. Les trois premières paires de ganglions sont fusionnés dans le cerveau, tandis que les trois paires suivantes fusionnent pour former un ganglion sous-œsophagien qui innerve les pièces buccales[49].
Les segments thoraciques ont un ganglion placé de chaque côté du corps, donc une paire par segment. Cette disposition est également présente dans les huit premiers segments abdominaux[53]. Cette constitution peut varier, certaines blattes (blattaria) ont seulement six ganglions abdominaux. La mouche domestique (Musca domestica) a tous les ganglions fusionnés en un seul et celui-ci se retrouve dans le thorax.
Quelques insectes ont des nocicepteurs, des cellules qui détectent et transmettent des sensations de douleur[54]. Bien que la nociception ait été démontré chez les insectes, il n'y a pas de consensus sur leurs degrés de conscience à la douleur[55].
Les mâles sont typiquement munis d'un organe phallique ou pénis qui comprend une pièce basale, le phallobase, un édéage (organe d'intromission) distal et des appendices latéro-apicaux, les paramères, qui prennent naissance sur le phallobase. L'oviscapte est l'appendice abdominal, généralement long et effilé, à l'aide duquel de nombreuses femelles d'insectes évolués déposent leurs œufs dans les endroits les plus favorables à leur incubation[56].
Les insectes comme les arthropodes sont des animaux relativement petits, pesant en moyenne moins de 500 mg[58]. Ils ne peuvent ainsi maintenir leur température corporelle constante en raison d'un rapport surface/volume élevé et de pertes de chaleur importantes (un bourdon dans un environnement à 10 °C, avec une température corporelle de 40 °C, perd 1 °C/seconde[59] en l'absence de production de chaleur, d'où la saisonnalité adaptative des insectes dans les régions tempérées)[60]. Poïkilothermes, ils sont fortement dépendants de la chaleur pour leur activité (vol, recherche de nourriture), leur développement et leur reproduction qui sont optimisés à des températures élevées, comprises souvent entre 30 et 40 °C[61]. Selon Chapman, physiologiste des insectes, la température serait l’une des conditions climatiques ayant le plus d’effet sur leur biologie des insectes, d'où l'utilisation de différentes stratégies de thermorégulation comportementale (ectothermie) et physiologique (endothermie)[62].
La thermorégulation comportementale la plus communément utilisée consiste à sélectionner, à court terme et de manière spatiale et temporelle, le microhabitat le plus adapté à leurs besoins. Cela concerne notamment l’exposition au rayonnement solaire (« basking », exposition au soleil comme les lézards) ou au contraire l’évitement des sources de chaleur[63]. Une seconde stratégie de thermorégulation comportementale consiste en la modification de leurs posture, notamment la posture des ailes chez les papillons. Ces comportements peuvent être complétés par une thermorégulation physiologique (endogène). Il peut s'agir d'un échauffement, avant l'envol, qui réchauffe leurs muscles thoraciques, processus endothermique qui se manifeste par de rapides frémissements des ailes assez proches dans leur principe du frissonnement des animaux homéothermes[64]. 94 % de l'énergie dépensée en moyenne durant le frémissement et le vol est transformée en chaleur, les 6 % restants étant convertis en énergie mécanique[59]. La thermorégulation physiologique peut impliquer l'isolation thoracique (thorax velu des papillons fait d'écailles modifiées, poils des hyménoptères) et l'abdomen moins bien isolé (température voisine de la température extérieure[59]. Certains criquets et grands papillons de jour (comme le Flambé ou le machaon)[65], alternent entre des phases de vol actif avec battements d'ailes et des phases de vol plané, ces dernières évitant la surchauffe thoracique[66]. Les abeilles et de nombreux papillons de nuit évitent également cette surchauffe en favorisant le transfert de chaleur vers l'abdomen qui assure le refroidissement par convection et conduction par l'air environnant[66].
Le cycle de vie des insectes passe par plusieurs stades de transformations physiques appelés « mues » et implique généralement plusieurs métamorphoses. Ce cycle évolutif est une série de stades (œuf, larve, nymphe, adulte) qui se succèdent au cours d'une génération complète (d’œuf à œuf), les insectes étant caractérisés par le stade nymphal de la métamorphose[67]. La plupart des insectes sont caractérisés par un temps de génération assez court et une descendance importante, ce qui leur permet de coloniser rapidement un milieu favorable[68].
Ce cycle peut être interrompu annuellement par des conditions climatiques défavorables (température, pluie, manque de nourriture, etc.). La diapause est le terme qui réfère à cet arrêt prolongé au cours du cycle de vie de l'insecte[69],[70]. L'écologie hivernale des insectes (en) étudie les stratégies mises en place par les insectes pour « survivre » aux températures les plus basses[71],[72] : migration (phénomène rare, tel la migration du Monarque) ; tolérance physiologique au froid (phénomène également peu répandu : hémolymphe qui se charge de molécules antigel, comme le glycérol chez la guêpe Bracon cephi (es) ou le xylomannane chez le scarabée Upis ceramboides (en)), dormance de deux types[73] : quiescence (bourdon terrestre) et diapause[74] (œufs, larves, nymphes, voire adultes comme la diapause imaginale des coccinelles) qui peuvent intervenir indépendamment ou successivement au cours d'un cycle de vie).
Les insectes primitifs de la sous-classe des Apterygota ont un développement dit sans métamorphose ou amétabole. Dès la naissance, le jeune insecte est très semblable à l'adulte, à la taille près (« amétabole » équivaut à « sans changement »). Du côté des insectes ptérygotes, on retrouve deux types de transformations : hémimétaboles (hétérométaboles) et holométaboles.
Le développement est contrôlé par une hormone stéroïde, l'ecdysone, qui est produite dans des glandes prothoraciques et permet la mue. Une autre hormone, l'hormone juvénile, un dérivé terpénoïde, inhibe la métamorphose. Elle est produite dans les corps allates, des organes endocrines près de l'œsophage[75].
La reproduction des insectes est également contrôlée par l'ecdysone et l'hormone juvénile, qui agissent dans les deux sexes. Ces hormones contrôlent le fonctionnement de l'appareil reproducteur, mais n'influent pas sur la détermination des caractères sexuels, qui sont strictement déterminés de manière génétique. Les hormones de type phéromones jouent aussi un rôle majeur pour l'attraction et la reconnaissance des individus au sein d'une espèce.
Le record de longévité est détenu par un Buprestidae, le Buprestis aurulenta (en) dont les larves xylophages qui vivent dans le bois, émergent après des dizaines d'années (dont un cas a émergé d'un meuble à 51 ans)[76]. L'un des insectes qui a le cycle de vie le plus court est le puceron Rhopalosiphum prunifolia (4,7 jours à 25 °C)[77]. La femelle adulte éphémère Dolania americana vit moins de cinq minutes, durant lesquelles elle doit trouver un partenaire, s’accoupler et pondre[77]. La Mouche domestique peut faire son cycle en 17 jours[78].
Ce type de développement est composé de trois étapes principales : l'œuf, la nymphe (ou larve) et l'adulte (il n'y a pas de stade pupal). La nymphe est similaire à l'adulte. Elle est cependant plus petite, ses ailes ne sont pas développées complètement et ses organes sexuels ne sont pas fonctionnels. Au cours de sa croissance, la nymphe ressemblera de plus en plus à l'adulte et ses ailes se déploieront à sa dernière mue[49].
On retrouve deux sous-divisions à ce type de métamorphose :
Cette transformation est typique des insectes endoptérygotes et de certains exoptérygotes (exemple: thrips et aleurodes). Ce type de développement est composé de quatre étapes principales : l'œuf, la nymphe (ou larve), la chrysalide (pupe) et l'adulte. Le stade larvaire ne ressemble pas à l'adulte. La larve ne présente aucun signe extérieur du développement de ses ailes. La métamorphose en adulte est concentrée au stade nymphal (pupe)[49].
L'écologie des insectes est l'étude scientifique des interactions des insectes, individuellement ou en tant que communauté, avec leur environnement ou avec les écosystèmes environnants[79]. Les insectes jouent un rôle des plus importants dans les écosystèmes. Premièrement, ils permettent l'aération du sol et le brassage de la matière organique qui s'y retrouve. Ils entrent également dans la chaîne alimentaire en tant que proies et prédateurs. De plus, ils sont d'importants pollinisateurs et de nombreuses plantes dépendent des insectes pour se reproduire. Finalement, ils recyclent la matière organique en s'alimentant des excréments, des carcasses d'animaux et des plantes mortes, et la rendent ainsi disponible pour d'autres organismes[80]. D'ailleurs, ils sont responsables en grande partie de la création des terres arables[49]. Les insectes sont inféodés aux terres émergées. Quelques-uns vivent en eau douce et à de rares exceptions en mer. On les trouve sous presque tous les climats, du plus chaud au plus froid.
La reproduction des insectes présente de grande variabilité. Ceux-ci ont un temps de génération relativement court et un taux de reproduction très élevé comparativement aux autres espèces animales. Chez les insectes, on retrouve la reproduction sexuée et la reproduction asexuée. Dans la première, le mâle et la femelle se rencontrent, souvent par l'intermédiaire de phéromones[81] ou d'autres moyens de communication, pour copuler. L'issue de cette reproduction est un embryon résultant de la fusion de l'œuf et du spermatozoïde. Il s'agit d'un mode de reproduction qui est le plus commun chez les insectes. Dans la reproduction asexuée, la femelle est capable de se reproduire sans mâle par le développement des ovocytes en embryons (parthénogénèse). Ce type de reproduction a été décrit dans plusieurs ordres d'insectes[49].
De plus, la grande majorité des femelles sont ovipares; ainsi elle dépose ses petits sous forme d'œufs. Certains cafards, pucerons et mouches pratiquent l'ovoviviparité. Ces insectes incubent les œufs à l'intérieur de leur abdomen et les pondent au moment de l'éclosion. D'autres insectes sont vivipares et ils complètent leur développement à l'intérieur de l'abdomen de la mère.
Les comportements de reproduction chez les insectes peuvent être très diversifiés. Pendant la période de reproduction, la communication se réalise principalement par la sécrétion de phéromones. À l'aide de ses antennes, le mâle peut donc trouver l'emplacement d'une femelle réceptive. Les phéromones sont propres à chaque espèce et elles sont constituées de différentes molécules chimiques.
Une autre technique de communication est l'utilisation de la bioluminescence. On retrouve ce type d'appel chez les coléoptères de la famille des Lampyridae et des Phengodidae. Les individus de ces familles produisent de la lumière qui est fabriquée par des organes à l'intérieur de leur abdomen. Les mâles et les femelles communiquent de cette manière durant la période de reproduction. Les signaux sont différents d'une espèce à l'autre (dans la durée, la composition, la chorégraphie aérienne et l'intensité.
Plusieurs insectes élaborent des chants d'appel pour signaler leur présence au sexe opposé. Ces sons peuvent être créés par la vibration des ailes, par la friction des pattes ou par le contact avec le sol, un substrat, etc. Les orthoptères (criquets, sauterelles et grillons), certaines espèces de mouches (drosophiles[82], moustiques, etc.), les homoptères (comme les cigales[83]), certains coléoptères (comme les tenebrionidae[84]) et bien d'autres sont adeptes de cette technique.
Chez certains groupes, les mâles pratiquent des prouesses aériennes ou des pas de danses complexes pour attirer une partenaire. Certains odonates[85] et certaines mouches[86] courtisent de cette manière.
Les mâles de certaines espèces d'invertébrés (comme les Mécoptères et les mouches Empididae) offrent des cadeaux dans le but de s'attirer les bonnes faveurs d'une femelle. Ils capturent une proie pour ensuite s'approcher d'une femelle. Par message chimique (émission de phéromones), ils indiquent à la femelle leur intention et lui offre le présent. Celle-ci examinera soigneusement la proie. Si elle ne trouve pas le repas à son goût, elle refusera les avances du mâle. Dans le cas contraire, elle s'accouplera avec lui[87].
La compétition entre mâles est féroce et beaucoup affichent des comportements territoriaux et agressifs. Ils sont prêts à se battre pour conserver un petit territoire ou avoir la chance de se reproduire avec une femelle. Chez certaines espèces, les mâles possèdent des cornes et des protubérances sur leur tête ou leur thorax. Ces ornements servent à combattre d'autres mâles de la même espèce.
Les insectes jouent un rôle important dans leur écosystème et ils exploitent une grande diversité de ressources alimentaires. Près de la moitié sont herbivores (phytophages)[88]. Le groupe des phytophages inclut les insectes qui s'alimentent des racines, de la tige, des feuilles, des fleurs et des fruits. Les mangeurs de feuilles peuvent se nourrir des tissus extérieurs ou encore être spécialisés à un type précis de cellule végétale. On retrouve aussi des insectes à l'alimentation spécifique qui se nourrissent d'un seul genre ou d'une espèce de plante. D'autres sont très généralistes et peuvent s'alimenter de plusieurs types de plantes.
Au sein des différents groupes, on retrouve une grande proportion d'espèces phytophages qui sont très inégalement réparties dans les ordres des lépidoptères, des coléoptères, des orthoptères, des phasmoptères, des hémiptères et des thysanoptères[89]. Chez les papillons (lépidoptère) ce sont les larves qui sont essentiellement phytophages. Chez les adultes, les pièces buccales ont évolué en une trompe multi segmentée qu'on appelle le proboscis[48]. Au repos, ce tube est enroulé sous la tête. Les papillons se nourrissent du nectar des fleurs, des sels minéraux et des nutriments contenus dans d'autres liquides. On retrouve également des papillons qui n'ont pas de pièces buccales et qui vivent essentiellement sur leur réserve de graisse.
| Ordres | Pourcentage |
| Coléoptères | 35 % |
| Hyménoptères | 11 % |
| Diptères | 29 % |
| Lépidoptères | 99 % |
| Hémiptères | 70 % |
| Orthoptères | 65 % |
| Thysanoptères | 90 % |
| Phasmoptères | 99 % |
| Collemboles[c] | 50 % |
Certains insectes se sont spécialisés dans leur alimentation phytophage. Par exemple, ils s'alimentent uniquement de bois. Ce type d'alimentation se nomme xylophagie. Les insectes xylophages, à l'état larvaire ou adulte, s'alimentent des branches, du tronc ou encore des racines des arbres. Certains peuvent devenir des ravageurs et causer des dommages économiques en s'alimentant des arbres ou en véhiculant des pathogènes qui peuvent affecter la qualité et la santé des arbres[91]. Les saproxylophages, quant à eux, ne consomment que le bois en décomposition (arbre mort).
Au sein de cette classe, on retrouve également des insectes prédateurs qui sont principalement carnivores. Ils ont généralement des adaptations physiologiques qui leur permettent de chasser activement (vision spécialisée, pattes adaptées à la course ou à saisir, pièces buccales modifiées pour broyer ou agripper, etc.) ou à l'affût (camouflage). Ces prédateurs sont utiles pour réguler les populations d'invertébrés et ainsi préserver un certain équilibre dans l'écosystème. D'ailleurs, certains sont utilisés dans le contrôle des ravageurs (lutte biologique). La plupart des insectes prédateurs sont généralistes mais quelques espèces ont une préférence pour des proies plus spécifiques.
L'ordre des odonates (libellules et demoiselles) est essentiellement carnivore. Toutes les espèces, la larve et l'adulte, chassent d'autres animaux. Les adultes attrapent généralement des insectes volants tandis que les larves interceptent un large éventail d'invertébrés aquatiques et même de petits vertébrés (têtards ou petits poissons). Ils possèdent la meilleure vision dans le monde des insectes et ils sont également d'excellents pilotes aériens[92]. Un autre ordre majoritairement carnivore est celui des Mantodea. Les mantes possèdent une très bonne vision, des pattes raptoriales adaptées à la capture et au maintien de leur proie et souvent un camouflage qui leur permet de se fondre dans leur habitat. Au stade adulte, leur régime alimentaire se compose essentiellement d'insectes mais les grandes espèces peuvent s'attaquer à de petits scorpions, des centipèdes, des araignées, des lézards, des grenouilles, des souris et même des oiseaux[93].
Certains insectes se sont spécialisés dans leur alimentation carnée. Par exemple, les hématophages se nourrissent de sang. Ces organismes sont souvent des ectoparasites (parasites qui n'entrent pas à l'intérieur de leur hôte, mais qui se fixent provisoirement sur sa peau). Leurs pièces buccales ont évolué en parties capables de percer la peau et d'aspirer le sang. Chez certains groupes, comme les Siphonaptera (puces) et les Phthiraptera (poux), les pièces buccales se sont adaptées pour mieux s'ancrer à l'hôte.
Les insectes détritivores se nourrissent des débris d'animaux (carcasses et excréments), de végétaux ou fongiques. En s'alimentant, ils recyclent les composés organiques contenus dans ses détritus et les rendent disponibles pour d'autres organismes. Ils ont une importance primordiale dans la structuration et la santé des sols.
Dans cette catégorie, on retrouve les insectes coprophages qui s'alimentent des excréments et les recyclent par le fait même. Ce sont, pour la plupart des insectes de l'ordre des coléoptères ou des diptères. Ces insectes peuvent être spécifiques aux excréments d'un animal ou généralistes. Le bousier ou encore la mouche verte sont de bons exemples d'insectes coprophages. Lorsque la matière en décomposition est issue d'un cadavre, on parlera plutôt de nécrophagie. Les insectes nécrophages peuvent être spécifiques à un stade de décomposition ou présents dans l'entièreté du processus. D'ailleurs, ils sont utilisés en médecine légale (entomologie médico-légale) pour établir les circonstances d'un décès (détermination de l'heure du décès, du mouvement du corps après la mort, de la présence de traumatismes, présence de drogues ou autres toxines dans l'organisme, etc.). Les insectes saproxylophages se retrouvent également dans la catégorie des détritivores. Dans les écosystèmes forestiers, ils jouent un rôle majeur en contribuant au cycle du carbone et au recyclage de la nécromasse végétale ligneuse qu'ils transforment en un humus forestier particulièrement riche et apte à absorber l'eau[94].
Certains insectes possèdent une coloration ou une forme qui leur permettent de se fondre dans leur environnement. Le camouflage est répandu dans plusieurs groupes d'insectes, en particulier ceux qui se nourrissent de bois ou de végétation. Certains ont la coloration et la texture du substrat dans lequel ils vivent[95]. La plupart des phasmes sont connus pour imiter efficacement les formes des branches et des feuilles. Certaines espèces ont même des excroissances qui ressemblent à de la mousse ou encore à du lichen. On retrouve également de fins imitateurs, chez les phasmes et les mantes, qui bougent leur corps de manière rythmée pour mieux se fondre dans la végétation qui bouge au gré du vent[96].
Certaines espèces ressemblent à s'y méprendre à une guêpe ou à un insecte toxique. Cette technique de défense se nomme mimétisme batésien. Ils peuvent jumeler leur coloration aux comportements de l'insecte imité et ainsi bénéficier d'une protection contre les prédateurs. Certains longicornes (Cerambycidae), mouche syrphide (Syrphidae), chrysomèles (Chrysomelidae) et certains papillons pratiquent ce type de mimétisme. De nombreuses espèces d'insectes sécrètent des substances désagréables ou toxiques pour se défendre. Ces mêmes espèces présentent souvent de l'aposématisme, une stratégie adaptative qui envoie par une coloration vive ou contrastante un message d'avertissement[97].
La pollinisation est le processus par lequel le pollen est transféré vers le pistil (organe femelle) de la fleur soit par autofécondation, soit par fécondation croisée. La plupart des plantes à fleurs ont besoin d'un intermédiaire pour se reproduire et cette tâche est réalisée majoritairement par les insectes. En butinant, ils ont accès au nectar, un liquide sucré riche et énergisant. Pour y avoir accès, ils entrent en contact avec le pollen qui se dépose sur leur corps. Le pollinisateur transportera ensuite celui-ci vers une autre fleur, un bel exemple de relation de mutualisme. Les fleurs arborent différents motifs et colorations pour attirer ces insectes. Le nombre et la diversité des pollinisateurs influent fortement sur la biodiversité végétale et inversement (voir syndrome pollinisateur), et la perte de diversité chez les pollinisateurs pourrait menacer la pérennité des communautés végétales[98].
L'abeille domestique est certainement l'insecte pollinisateur le plus populaire en agriculture mais des milliers d’espèces différentes d’abeilles sauvages, de guêpes, de mouches, de papillons et d'autres insectes jouent également un rôle important dans la pollinisation. En agriculture, ils sont d'une importance primordiale pour la production de nombreuses cultures (pommes, oranges, citrons, brocolis, bleuets, cerises, amandes, etc.)[99]. Le domaine scientifique qui étudie les insectes pollinisateurs se nomme anthécologie.
Certains insectes ont besoin d'une autre espèce d'insecte pour réaliser leur développement. On appelle « parasitoïdes » les organismes qui, au cours de leur développement, tuent systématiquement leur hôte, ce qui les fait sortir du cadre du parasitisme au sens strict. Chez ces insectes, on retrouve une spécificité vis-à-vis de l'insecte hôte. Ils peuvent se nourrir à l'intérieur de l'organisme (endoparasitoïdes) ou à l'extérieur du corps de l'hôte (ectoparasitoïdes). Ils peuvent être solitaires ou grégaires (plus d'une centaine de larves sur le même hôte)[100]. Certaines guêpes et mouches parasitoïdes sont utilisées en lutte biologique.
Lors de l'oviposition, la femelle parasitoïde s'approche de son hôte et lui pénètre l'exosquelette à l'aide de son ovipositeur modifié. Elle déposera ses œufs à l'intérieur de celui-ci. Une autre technique consiste à déposer les œufs sur l'insecte ou à proximité de celui-ci. Les larves pénétreront la larve hôte par les orifices buccaux et respiratoires ou encore en perçant directement sa peau.
Au milieu des années 1990, on avait déjà répertorié et nommé 87 000 espèces d'insectes parasitoïdes, classés dans six ordres[101] :
Le XIXe siècle « est marqué par une forte entomophobie (on craint que la pullulation des insectes ne puisse faire disparaître l’humanité) participant à une véritable ornithophilie (les oiseaux insectivores étant les seuls remparts au danger des insectes) »[102]. Ce n'est qu'au XXe siècle qu'est pris en compte leur rôle dans la protection de la nature et la diversité[103].
Les insectes sont parfois distingués en insectes « ravageurs » ou « nuisibles » et insectes « bénéfiques », mais cette distinction est entièrement relative (dépendante du contexte), vis à vis des enjeux de santé humaine ou des objectifs agricoles, et n'a pas de signification naturelle en dehors de ces enjeux précis. Des insectes nuisibles pour certaines activités humaines peuvent parfois être utiles pour d'autres et inversement. Par ailleurs certains de ces insectes peuvent être des maillons très importants dans les écosystèmes.
Diverses cultures ont intégré depuis longtemps la consommation d'insectes. Récemment, plusieurs initiatives mondiales essaient de promouvoir cette consommation comme alternative à la consommation de viande afin de limiter les besoins en terres arables (la production de viande nécessitant, de façon directe et indirecte via la consommation par les bêtes d'aliments végétaux, beaucoup plus de terre que celle de légumes).
Par ailleurs, divers projets, dont le PROteINSECT (en) lancé par l'Union européenne, vise à développer la production d'insectes en tant qu'aliment pour le bétail[104].
De nombreux insectes sont considérés comme nuisibles par les humains. Certains peuvent causer des problèmes de santé majeurs en tant que vecteurs d'agents pathogènes et de maladies infectieuses graves (ex: moustiques et certaines mouches) ou engendrer de l'inconfort et des problèmes cutanés en tant que parasites (ex: poux et punaise de lit). On retrouve également des insectes qui causent des dommages aux infrastructures (ex: termites et fourmis charpentières) ou qui s'alimentent des produits agricoles. Ces ravageurs se nourrissent de différents végétaux, des grains (riz, céréales, légumineuses, etc.), des fruits, des légumes et des autres produits à la post-récolte[105]. Il y a également des insectes qui causent des blessures au bétail et aux autres animaux de la ferme comme certaines familles de mouches parasites (Tachinidae, Sarcophagidae, Oestridae, etc.). À cause des pertes économiques qu'ils engendrent, le contrôle des insectes nuisibles nécessitent parfois l'utilisation de substances chimiques (insecticide) ou d'insectes prédateurs (lutte intégrée).
Bien que les insectes ravageurs attirent souvent plus d'attention, la majorité des insectes sont des maillons très importants pour l’environnement. En plus de constituer en eux-mêmes une grande partie de la biodiversité, ils sont essentiels dans la chaine alimentaire : les détritivores jouent un rôle de premier plan dans le recyclage de la matière organique et le cycle des nutriments, les phytophages régulent la végétation sauvage et les équilibres entre les espèces végétales, les prédateurs ou parasites régulent de nombreux animaux dont les autres insectes, et beaucoup de ces insectes constituent des proies abondantes et diversifiées qui nourrissent de très nombreux animaux insectivores. Des insectes variés, comme les guêpes, les abeilles, les mouches, les papillons et les fourmis sont aussi les principaux pollinisateurs des plantes à fleurs qui constituent la majorité de la biodiversité végétale.
Les insectes ont une fonction majeure dans l'alimentation humaine puisque 75 % des légumes et des fruits que l’on consomme sont liés aux pollinisateurs. S’ils disparaissaient, l'humanité serait confrontée à une crise alimentaire mondiale[106].
Certains insectes prédateurs sont d'excellents alliés dans le contrôle des ravageurs (lutte biologique) en agriculture. Par exemple, on peut utiliser des coccinelles pour contrôler les populations de pucerons dans certaines cultures. Les carabes, les staphylins, les chrysopes, les hémérobes, les guêpes parasitoïdes, les mouches parasitoïdes, et plusieurs autres insectes permettent aussi de contrôler les populations d'insectes ravageurs[107],[108].
Divers insectes ont été exploités depuis l'Antiquité pour la production de commodités alimentaires et textiles. Par exemple, l'élevage du ver à soie (Bombyx mori) (sériciculture) se pratique depuis près de 5 000 ans. La larve fabrique un cocon qui est constitué d'un fil de soie brute de 300 à 900 mètres de long. La fibre est très fine et brillante et une fois tissée, elle crée un tissu d'une grande qualité que l'on appelle soie. Cet élevage a hautement influencé la culture chinoise et le développement du commerce avec les pays européens. Un autre insecte domestiqué qui a grandement influencé l'histoire est l'abeille domestique. Les premières représentations de l'homme collectant du miel datent d'il y a 15 000 ans. Les abeilles produisent également des commodités alimentaires comme du miel, de la gelée royale et de la propolis. Ces produits peuvent servir à traiter différents problèmes de santé en médecine alternative[109].
Les insectes sont utilisés en médecine depuis plus de 3 600 ans. Certains remèdes thérapeutiques et médicaux sont confectionnés avec les parties du corps, l'hémolymphe ou les toxines produites par l'insecte. Par exemple, l'hémolymphe des cigales (Cicadidae) contient une concentration élevée d'ions de sodium et peut être utilisé comme traitement pour certains problèmes de vessie ou de reins. Certains méloés (Meloidae) sont aussi utilisés en médecine humaine et vétérinaire. L'utilisation d'asticots de mouche est également une pratique médicale courante. En se nourrissant des tissus nécrosés, les larves facilitent la cicatrisation des tissus sains en stimulant la production de tissus cicatriciels et en désinfectant les plaies sans l'usage d'antibiotiques[110].
Les activités humaines ont un impact important sur les populations d'insectes, tant en termes quantitatifs qu'en termes de biodiversité. Ces activités comprennent la pollution lumineuse (voir « Impact de la pollution lumineuse sur les insectes »), la pollution chimique (dont l'épandage d'insecticides), la modification ou la destruction des habitats et le changement climatique (voir ci-dessus la section « Conservation, prospective »).
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