Ce billet est le premier d’une courte série de blogs intitulée “Connaître son insecte”. Les images et les descriptions sont rédigées par des étudiants diplômés en entomologie inscrits à un séminaire du même nom.
Par : Flor Edith Acevedo
Les mandibules ou mâchoires des insectes sont des structures fortement sclérotisées qui servent à diverses fonctions, notamment l’alimentation et la défense. Chez les fourmis, les mandibules sont également utilisées comme outils pour effectuer des activités telles que couper des feuilles, creuser, transporter et prendre soin du couvain. Encore un autre aspect intéressant des mandibules des insectes est qu’elles peuvent jouer un rôle important dans le succès de l’accouplement, les mâles de stag beetle (Coleoptera : Lucanidae) poussent de grandes mandibules qui semblent attirer plus de femelles (Gotoh et al. 2011).
Les mandibules des insectes sont principalement composées de chitine et de protéines ; les chaînes adjacentes de chitine sont réticulées par des liaisons hydrogène pour former des microfibrilles de chitine. Les propriétés physiques des mandibules d’insectes sont affectées par l’épaisseur de la cuticule, la disposition des fibres de chitine, la teneur en protéines et le dépôt de métaux (Klowden 2008).
Certains insectes augmentent la dureté de leurs mandibules en incorporant des métaux tels que le zinc, le manganèse, le cuivre et le calcium. Ces métaux se trouvent principalement dans les bords tranchants des mandibules afin de renforcer la dureté et de réduire l’usure abrasive (Cribb et al. 2008 ; Schofield et al. 2002).
Les insectes n’accumulent pas tous les mêmes minéraux dans leurs mandibules. La composition minérale semble être associée au groupe taxonomique auquel appartient un insecte particulier. Par exemple, l’accumulation de Zn est très répandue chez les larves de lépidoptères. Elle est également présente chez les termites, les fourmis, les sauterelles et certains coléoptères. Le calcium, quant à lui, se trouve principalement chez les diptères (Cribb et al. 2008 ; Schofield et al. 2002 ; Hillerton et al. 1984 ; Cribb et al. 2005).
La teneur en Zn est fortement corrélée à la dureté mandibulaire chez les termites, les fourmis et le ver marin Nereis virens (Cribb et al. 2008 ; Schofield et al. 2002 ; Broomell et al. 2006). La minéralisation n’est cependant pas le seul moyen d’augmenter la dureté des mandibules. Certains coléoptères ont des mandibules plus dures que l’acier inoxydable, mais ne possèdent pas de minéraux. Une meilleure compréhension de la structure physique et chimique de la cuticule des insectes serait d’un grand intérêt pour la recherche sur les matériaux (Cribb et al. 2010).
Un autre aspect important impliqué dans la biomécanique de l’alimentation des insectes, est la musculature mandibulaire attachée. Ensemble, les mandibules et les muscles affectent la force, la vitesse et la précision du mouvement de la mandibule (Clissold 2007).
Mes recherches portent sur l’étude des mécanismes d’adaptation utilisés par les insectes herbivores pour se nourrir de plantes particulières. Pendant l’alimentation, les herbivores doivent perturber les parois cellulaires des plantes pour avoir accès aux nutriments. Cette perturbation est généralement d’abord physique, puis chimique ; par conséquent, la structure des feuilles peut inhiber l’acquisition initiale des nutriments. Par exemple, les plantes à forte teneur en lignine seront plus difficiles à perturber. L’accumulation de cellulose, de lignine, de silicium et de trichomes constituent des barrières aux dommages mécaniques et servent de défenses mécaniques aux plantes en réduisant leur digestibilité et en provoquant l’usure des mandibules des insectes.
Pour que les insectes puissent se nourrir et se développer sur des plantes aux feuilles dures, ils doivent adapter leur physiologie, leur morphologie et leur développement. Les larves de lépidoptères (chenilles) sont capables d’augmenter la taille de leur capsule céphalique lorsqu’elles se nourrissent de tissus végétaux durs (Bernays 1991). Des capsules de tête plus grandes peuvent abriter des muscles mandibulaires plus grands ; augmentant ainsi la force nécessaire pour se nourrir sur des feuilles coriaces.
