Qui était LUCIA, pour Last Universel Common Insect Ancestor, autrement dit le dernier ancêtre commun aux insectes qui peuple la Terre ? Quand est-il apparu ? Quelles étaient ses caractéristiques ? Charles Darwin s'était penché sur l’abominable mystère des fleurs, Romain Garrouste, paléo-entomologiste au Muséum National d’Histoire Naturelle, lui est fasciné par les origines des insectes, un groupe au succès incroyable, mais menacé. Comment et pourquoi se sont-ils autant diversifiés, multipliés ? Comment et pourquoi certains ont-ils développé des pouvoirs extraordinaires ? "Mystérieux insectes, sur la piste des origines. Science grand format", un film réalisé par Charles-Antoine de Rouvre et diffusé sur France 5 jeudi 9 février 2023 à 21h, emboîte le pas du chercheur.
C’est sportif et minutieux. Quand il ne se hisse pas le long des arbres pour gagner la canopée, il descend en canyoning ou randonne pour explorer les terrains fossilifères les plus prometteurs, menant son enquête en Amérique du Sud et du Nord, en Europe et en Asie. Ses échanges avec les autres entomologistes, in situ, ou en laboratoire, montrent que de nombreuses interrogations tiennent toujours les spécialistes en haleine, d’autant qu’il y a des lacunes dans les archives fossiles.
Descente en Canyoning à la recherche de fossiles, dans le sud de la France. Crédits : Romain Garrouste.
Sans les insectes, pas d'agriculture
L’enquête démarre en Guyane où un piège lumineux attire un petit monde grouillant. On connaît trois millions d’espèces, il pourrait y en avoir trois fois plus et cette diversité est essentielle. Les insectes façonnent largement la planète depuis la nuit des temps : sans eux, elle serait un amas de détritus pourrissant longuement. Ces animaux décomposent et recyclent la matière organique qui s’y accumule, rendent les nutriments biodisponibles "et sont à la base de la chaine alimentaire pour des centaines de milliers de vertébrés", rappelle Philippe Grandcolas, directeur de recherche au CNRS. A l'image, Romain Garrouste saisit délicatement un sphinx entre le pouce et l’index, déroule, sans le blesser, son appendice buccal, une trompe qui fait une fois et demie la longueur du corps du papillon, un formidable outil pour butiner. Les relations que certains insectes ont nouées avec les plantes à fleurs, ont participé à la naissance des céréales, légumes et fruits, et contribué au socle de nos civilisations : l’agriculture.
Les puces ont connu les dinosaures à plume
Fourmi pigée dans l'ambre, vieille de 40 Millions d'années d'environ. Crédits : Gédéon/MNHN
Les insectes porteurs de parasite et de pathogènes ont aussi fait évoluer le système immunitaire de leurs hôtes, y compris humains. Pelle, marteau ou burin en main, Romain Garrouste démontre que ces histoires sont inscrites dans les fossiles -aux couleurs parfois fabuleuses- qu’il est essentiel de continuer à collecter. Il est fascinant d’observer que les puces primitives qui suçaient le sang des dinosaures à plume, il y a 145 millions d’années, dans le Liaoning, en Chine, n’étaient dotées que de mandibules à bord dentelé pour s’accrocher à la peau, raconte ainsi le paléontologue Diying Huang. Ce n’est plus tard qu’elles développeront le saut pour échapper à l’épouillage et coloniser de nouveaux hôtes, comme les primates.
La paléogénétique est venue bousculer la façon dont on établit les parentés entre insectes, qui se basait autrefois sur des comparaisons visuelles, explique Bernard Misof, du musée Alexander-Koenig, en Allemagne, en précisant comment on séquence les génomes et essaie d’établir les liens entre certains gènes et fonctions. Un outil, le synchrotron de Grenoble, une centaine de millions de fois plus puissant qu’un scanner médical, permet par ailleurs des dissections virtuelles des spécimens piégés dans l’ambre, détaille la chercheuse Kathleen Dollman. De quoi observer de minuscules détails qui témoignent de l’évolution de certains groupes et de la course aux armements entre proies et prédateurs.
Des innovations inspirantes pour les ingénieures
Des caméras ultra-rapides permettent aujourd’hui aux physiciens, comme Camille Arachelof, de décomposer les mouvements d’un vol de libellule, par exemple, qui ont vu leur taille divisée par 10 au minimum, depuis des dizaines de millions d’années, gagnant en discrétion et furtivité. D’autres insectes ont développé d’autres superpouvoirs : le mimétisme pour les phasmes ou papillons, mais aussi le patinage sur l’eau, pour le gerris, la capacité de bouger mille fois leur poids pour des coléoptères, celle de désynchroniser leur système nerveux et leur système musculaire pour faire osciller leurs ailes spontanément chez le moucheron. Sans parler de leur fonctionnement respiratoire qui se passe de poumons et qui fournit directement chaque cellule en oxygène ! Autant d’innovations qui inspirent les ingénieurs, à la recherche de solutions biomimétiques pour de nouvelles technologies, raconte Jérôme Casas, de l’Université de Tours.
Un ancêtre crustacé sorti des eaux ?
Savoir quand se sont installées de telles adaptations est crucial : cela permet de dresser le profil, supposément plus minimaliste, du premier des insectes, LUCIA. C’est tout l’intérêt des terrains transitionnels, sur lesquels nous conduit le film. L’un est situé dans le Svalbard, en Norvège, et pourrait livrer des insectes datant de -385 à – 325 millions d’années, une période où l’on manque cruellement de fossiles pour comprendre l’évolution de ces animaux, explique Jean-Sébastien Steyer, du MNHN, qui arpente les lieux avec Romain Garrouste.
L’autre est situé dans le parc de Miguasha, en Gaspésie, au Canada. Daté du Dévonien, il y a - 380 millions d’années, il recèle les traces critiques du moment où les animaux ont quitté l’eau pour gagner la Terre. Certaines familles d’insectes portent encore des organes similaires aux branchies sur leurs pattes, leurs systèmes nerveux ont des similitudes frappantes avec les crustacés. LUCIA pourrait bien être un de leurs descendants, même s’il reste des fossiles à analyser. Limpide, captivant, nourri d'images somptueuses et de dialogues éclairants, ce film est un joli tribut au groupe extraordinaire des insectes. A ne pas manquer.