Par Mégane Déziel et Véronique Lemay-Caron, étudiantes en écologie, biodiversité et évolution

Des papillons de jour et de nuit épinglés sous des panneaux vitrés, des libellules iridescentes sommeillant dans des enveloppes translucides, de minuscules fourmis minutieusement collées sur de petits cartons triangulaires… Chaque nouveau tiroir des armoires de la collection entomologique Ouellet-Robert est différent du précédent. La collection, située au Centre sur la biodiversité du Jardin Botanique de Montréal, compte environ un million et demi de spécimens de plus de 20 000 espèces¹.

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Colin Favret nous présente des pucerons directement tirés des armoires de la Collection entomologique Ouellet-Robert. Photographie par Véronique Lemay-Caron.

Parmi celles-ci, des dizaines de guêpes sont alignées dans un des tiroirs… ou plutôt ce qui semble être des guêpes, car cette première impression est rapidement démentie par l’inscription apposée sur l’armoire: «Diptera», le nom latin de l’ordre des mouches. Il n’y a cependant pas d’erreur: les spécimens ont bien deux petits balanciers, caractère unique aux diptères, situés là où devrait normalement émerger une deuxième paire d’ailes chez de vraies guêpes, qui elles appartiennent à l’ordre Hymenoptera…

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Détrompez-vous! Il ne s’agit pas d’une guêpe mais bien d’un Diptère de la famille des Syrphidae. Le défi d’un entomologiste comprend de bien identifier les spécimens mimétiques. Photographie: Wikipedia Commons.
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Guêpe du genre Vespula. Photographie: Wikipedia Commons.

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Le défi d’un entomologiste

Ces insectes démontrent bien l’un des grands défis de l’entomologie: l’identification difficile des spécimens. Des mouches qui ressemblent à des guêpes ou à des abeilles, des araignées qui miment l’apparence de fourmis, des papillons qui se font passer pour des coléoptères… plusieurs arthropodes sont des as du déguisement. De telles stratégies servent à confondre les proies ou les prédateurs. Un entomologiste bien formé ne se trompe normalement pas pour faire la différence entre deux ordres d’insectes. Mais plus l’identification doit être précise, plus elle se complique, particulièrement au niveau de l’espèce. Le mimétisme est alors malheureusement qu’une des nombreuses raisons qui font de l’identification des insectes une tâche complexe, même pour des professionnels. Par exemple, il existe plusieurs cas où la différence morphologique visible entre deux espèces se résume au nombre de poils sur la tête de la bête, aux motifs formés par les reinures de ses ailes, ou encore à l’anatomie de ses pièces génitales!

Dans un laboratoire, l’identification demande beaucoup de temps et d’expertise. Devant la multitude d’arthropodes existants dans le monde, un entomologiste ne se spécialise souvent que sur un seul groupe en particulier. Colin Favret, conservateur de la collection Ouellet-Robert et professeur d’entomologie à l’Université de Montréal, est spécialiste des pucerons. Et ceux-ci, minuscules et extrêmement diversifiés, sont particulièrement ardus à identifier. Ce groupe d’insectes est toutefois d’une grande importance économique en raison de ses impacts en agriculture. Une identification plus accessible et rapide des spécimens serait donc particulièrement utile. Ainsi, le problème d’identification des espèces se pose d’autant plus pour les aphidologues comme Colin Favret.

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Colin Favret nous présente une lame sur laquelle est apposé un spécimen de puceron de la Collection entomologique Ouellet-Robert. Photographie par Véronique Lemay-Caron.

La solution: la numérisation des spécimens

L’apport des nouvelles technologies aux collections d’histoire naturelle pourrait bien changer les choses. «On espère que si on développe des méthodes automatiques d’identification, le taux d’erreur sera diminué» note Colin Favret, que nous avons rencontré dans son laboratoire afin d’en savoir plus sur les recherches qui y sont effectuées ainsi que sur la collection.

Le chercheur travaille actuellement sur la création d’un guide de référence virtuel, rassemblant des spécimens numérisés à partir de pucerons de la collection Ouellet-Robert. «On prend des images en plusieurs couches» explique l’entomologiste. «Des dizaines ou des centaines de couches, en carreaux, pour avoir une image haute résolution avec grossissement important de tout le spécimen». En ligne, ces images sont accessibles à d’autres aphidologues «ou n’importe qui s’intéressant à pouvoir identifier les spécimens».

Les patrons des reinures des ailes peuvent permettre de différencier des espèces de diptères. Photographie: Wikipedia Commons.
Les patrons des reinures des ailes peuvent permettre de différencier des espèces de diptères. Photographie: Wikipedia Commons.

Un autre projet du chercheur implique la reconnaissance d’espèces de diptères par leurs ailes, aussi à l’aide d’un ordinateur. «On entraine l’ordinateur avec plusieurs centaines d’images de certaines espèces. Ensuite, on présente une image de l’aile d’un insecte inconnu, et on demande à l’ordinateur d’identifier l’insecte automatiquement» explique l’entomologiste. Selon lui, la méthode permet d’identifier les espèces avec une précision de 80 à 95%, dépendant du groupe taxonomique. «Même parfois à 100%!»

Ce type de références pourrait, dans le futur, éviter bien des dommages liés aux insectes, ainsi que les pertes économiques associées. Par exemple, un agriculteur pourrait identifier plus facilement la présence d’une espèce nuisible dans ses cultures. Cela pourrait aussi éviter l’introduction d’espèces invasives via les cargaisons de produits frais comestibles ou de fleurs coupées de provenance internationale, car les employés des douanes pourraient aussi identifier des spécimens présents dans ces cargaisons à l’aide d’un ordinateur. «Si c’est une espèce potentiellement invasive ou nuisibe, on va traiter les fleurs avec de l’insecticide, par exemple» ajoute Colin Favret.

Pour la communauté scientifique, de telles méthodes pourraient aussi faciliter le travail, particulièrement lors de recherches en écologie, où des centaines de spécimens de plusieurs groupes taxonomiques différents doivent être identifiés. L’identification par ordinateur pourrait alors servir à faire un tri préliminaire. «Pour identifier tout ce qui est facile» précise Favret. «Ensuite on demande a un expert d’identifier ceux qui sont vraiment plus difficiles». Cela pourra donc sauver temps et argent aux scientifiques.

Finalement, le laboratoire d’entomologie dirigé par Colin Favret travaille de pair avec Canadensys pour la numérisation des informations écologiques associées à chacun des spécimens de la collection Ouellet-Robert. Cela inclut l’espèce (ou autre taxon supérieur), ainsi que le lieu et la date d’échantillonnage du spécimen. La numérisation est toujours en cours, mais les informations sont disponibles au fur et à mesure sur le site web de Canadensys, qui recense également des informations provenant d’autres collections à travers le pays. La numérisation de ces informations écologiques permet de mieux étudier la distribution des spécimens entomologiques dans le temps et l’espace. Cela permet ainsi, par exemple, d’émettre des hypothèses sur les effets des changements climatiques chez les communautés d’arthropodes, ou de documenter le déclin de certaines espèces particulières à travers les années.

Les collections d’histoire naturelle telle que la collection Ouellet-Robert au Centre sur la biodiversité sont d’une grande utilité pour la recherche scientifique. Depuis sa création en 1930, la collection Ouellet-Robert est régulièrement consultée par des chercheurs québécois mais aussi internationaux¹. Grâce à la numérisation, la collection sera encore plus accessible que jamais partout dans le monde.

La chasse aux pucerons

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Puceron du genre Cinara sur un bourgeon de pin. On aperçoit bien les cornicules, caractère distinctif des pucerons. Photographie par Colin Favret.

En plus de la numérisation des spécimens de la collection et du développement de nouvelles méthodes d’identification, le laboratoire d’entomologie de Colin Favret mène aussi plusieurs recherches centrées sur les pucerons. Les pucerons font partie de la famille des Aphididae, elle-même comprise dans le sous-ordre Sternorrhyncha et plus globalement dans l’ordre Hemiptera. On reconnaît facilement la famille par leur cornicules, deux petits appendices présents sur la partie postérieure de l’abdomen de la grande majorité des pucerons. Leur importance biologique n’est plus à prouver, étant donné leur régénération extrêmement rapide et les ravages qu’ils causent en se nourrissant de nombreuses plantes et cultures. Ils ont tendance à se regrouper en colonie et de façon grégaire sur leurs plantes hôtes, et des individus à la fois ailés et non ailés peuvent faire partie d’une même colonie.

Considérant que la collection entomologique Ouellet-Robert du centre sur la Biodiversité contient une quantité limitée d’espèces de pucerons, M. Favret vise, par le biais de ses recherches, à augmenter le nombre de spécimens disponibles dans la collection et à en numériser suffisamment pour rendre à ce taxon une représentation proportionnelle aux autres de la collection.

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Puceron du genre Mindarus (avec gouttelette de miellat capsulée dans la cire) sur un sapin. Photographie par Colin Favret.

Les recherches de Colin Favret se concentrent principalement sur deux groupes de la grande famille des Aphididae. Tout d’abord, il s’intéresse à un genre particulier inféodé aux sapins et aux épinettes qui, jusqu’à récemment, était reconnu comme pauvre en nombre d’espèces: le genre Mindarus. Mais l’entomologiste en a échantillonné un grand nombre d’espèces en Chine, au Japon, en Europe et en Amérique du Nord et a démontré que le genre était beaucoup plus diverse que ce qui avait été précédemment déterminé. Suite à ses fructueux voyages, Colin Favret tente de classer et décrire les espèces nouvellement découvertes selon leur biologie, toujours en considérant la plante hôte sur laquelle chacune a été recueillie ainsi que ses coordonnées géographiques. De plus, il accorde une grande importance aux séquences d’ADN des différentes espèces, en tentant de déterminer des caractères morphologiques qui pourraient être révélateurs de leur génétique, et ainsi pouvoir émettre son guide de référence virtuel, où la morphologie permettra de différencier les espèces

Un puceron du genre Schizolachnus sur une aiguille de pin, Photographie par Colin Favret
Un puceron du genre Schizolachnus sur une aiguille de pin, Photographie par Colin Favret.
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Puceron du genre Essigella sur une aiguille de pin, guetté par une fourmi. Photographie par Colin Favret.

D’autres recherches de M. Favret se concentrent plutôt sur un autre groupe de pucerons, cette fois inféodé aux pins, sapins et épinettes: la tribu Eulachnini, faisant partie de la sous-famille des Lachninae. Cette tribu comprend quatre genres: Cinara, Essigella,  Eulachnus et Schizolachnus. M. Favret a cherché à retracer la phylogénie de la sous-famille des Lachninae pour déterminer si l’ancêtre commun des taxons se nourrissait sur les angiospermes (plantes à fleurs) ou sur les gymnospermes (conifères), comme ils le font aujourd’hui. Il a découvert que les Eulachnini représentaient une diversification de la sous-famille Lachninae sur les conifères, dont les ancêtres se nourrissaient sur les parties ligneuses des angiospermes, laissant les feuilles intactes. Ses résultats sont très intéressants, puisqu’ils vont à l’encontre du reste de la plupart des insectes, qui ont évolué avec les plantes et donc d’abord sur des gymnospermes et, après la radiation des plantes à fleurs, sur des angiospermes.

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L’équipe du laboratoire de Colin Favret au travail. De gauche à droite: Laurent Montagano, Pedro Paulo Grillo, Colin Favret, Louise Cloutier et Lucie Lecoq. Photographie par Colin Favret.

Comme vous avez pu le constater, le laboratoire de Colin Favret ne pause pas. En plus d’en avoir appris davantage sur les recherches de notre professeur d’entomologie, nous avons rencontré des étudiants au baccalauréat et aux cycles supérieurs qui travaillent sur des pucerons ou des fourmis et essaient d’en apprendre un peu plus à la communauté scientifique via leurs découvertes. Nous vous invitons à aller jeter un coup d’oeil à la page facebook ainsi qu’au blogue de la collection Ouellet-Robert, où vous pourrez en apprendre plus sur les arthropodes ainsi que sur ce qui se trame au Centre sur la biodiversité:

Facebook: https://www.facebook.com/OuelletRobert

Blogue: http://ouelletrobert.aphidnet.org/

Canadensys: http://www.canadensys.net

Sources:

1- Département des Sciences Biologiques de l’Université de Montréal. Collection Ouellet-Robert [En ligne]. Repéré à: http://bio.umontreal.ca/recherche/collections/collection-ouellet-robert/

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Étudiante en troisième année au baccalauréat en sciences biologiques, profil écologie, biodiversité et évolution. Plus jeune, je n’aurais jamais imaginé un jour aspirer à une carrière scientifique. Là où le système d’éducation avait échoué, ce sont des communicateurs scientifiques qui m’ont inspirée, quelques années plus tard, une passion pour la science et la nature : la BBC, la National Geographic Society, David Attenborough, Jane Goodall, Emily Graslie… pour n’en nommer que certains. C’est suite à cette “conversion” que je suis récemment passée du monde des arts et des communications vers celui des sciences biologiques. Aujourd’hui et dans le futur, j’espère pouvoir allier ces trois disciplines pour propager à mon tour une meilleure compréhension et une passion de la nature! Mes articles porteront principalement sur la primatologie, la paléontologie, l’écologie et la biodiversité. Bonne lecture!

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