Le sommeil chez les insectes : un facteur fondamental mais négligé de leur écologie ?


 AHLeGall    28/06/2017 : 21:55

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La plupart des animaux, y compris les insectes, passent une grande partie de leur temps « à ne rien faire », autrement dit dans un état « inactif ».

La plupart des animaux, y compris les insectes, passent une grande partie de leur temps « à ne rien faire », autrement dit dans un état « inactif ». Assez curieusement, ces périodes d'inactivité retiennent assez peu l'attention des écologues, au risque donc d’être sous-estimées au regard de la fonction écologique. Il est néanmoins possible que les recherches récentes en neurologie changent le regard des écologues sur cette question. En effet, des études en laboratoire semblent montrer que chez les insectes, la plupart de ces périodes inactives partagent en réalité des caractéristiques communes à celles du sommeil chez les vertébrés : forte diminution de l’activité comportementale et neuronale, adoption d’une posture particulière, augmentation des seuils de réveil et diminution de la sensibilité aux perturbations extérieures. On constate également que la perturbation de cet état de sommeil entraîne un contrecoup comportemental avec un accroissement du temps consacré au sommeil le lendemain. Cette perturbation est également à l’origine de déficits de performance comportementale qui vont de capacités amoindries dans l'apprentissage, la reconnaissance des proies et des prédateurs, la baisse de la fécondité, voire à une diminution de l’espérance de vie.

Dans un article paru dans The American Naturalist, Kévin Tougeron, en thèse à l’université de Rennes 1 au sein du labo ECOBIO (Equipe Paysages - Changements Climatiques - Biodiversité), et Paul Abram (AAFC Canada), synthétisent les données de laboratoire existantes sur la recherche du sommeil chez les insectes et extrapolent ces résultats à l'écologie des insectes en milieu naturel. Ce faisant, ils mettent en avant la dimension vitale du sommeil dans leur écologie, jusqu’ici négligée : les facteurs susceptibles de perturber le sommeil des insectes dans leur milieu naturel y sont identifiés, y compris certains aspects en lien avec le changement global en cours, tels que le réchauffement des périodes nocturnes, la lumière artificielle pendant la nuit, le bruit et les vibrations de l'activité humaine. Les potentielles conséquences écologiques et évolutives de ces perturbations sont explorées, en particulier dans le contexte de changements globaux. Plus prosaïquement, ces connaissances théoriques pourraient également trouver des applications concrètes, économiques, dans le cadre des services écosystémiques procurés par certains  insectes.

 

Perturbation du sommeil et services écosystémiques : de l’utilité d’une gestion contrôlée du sommeil ?

Les deux chercheurs mettent en évidence les conséquences potentielles de la perturbation du sommeil pour les individus, les populations et les communautés d'insectes, au regard de leurs fonctions écologiques, dans les différents écosystèmes, y compris anthropisés. En effet, plusieurs groupes d'insectes sont bénéfiques pour les humains en raison des services écosystémiques qu'ils fournissent sous forme de pollinisation (par exemple les abeilles, ou d'autres pollinisateurs) et la lutte antiparasitaire (par exemple, les prédateurs et les parasitoïdes des ravageurs agricoles tels que les pucerons ou les chenilles). Pour peu que l’on sache identifier les facteurs induisant la déprivation* de sommeil et en réduire les effets néfastes, mais aussi potentiellement gérer (i.e. contrôler) ces phases d’éveil/sommeil, ces insectes « bienfaisants » pourraient alors fournir des services écosystémiques de meilleure qualité en milieu agricole ouvert ou en serre.



* déprivation : en psychologie clinique, on distingue le phénomène de privation du phénomène de déprivation. Ainsi, conformément à la langue française, la clinique considère que la privation renvoie au « fait d'être privé de quelque chose ». Toutefois, la psychologie clinique parle de déprivation pour exprimer le « fait d'être privé d'une chose à laquelle on avait accès auparavant ». De cette manière, on incorpore en ce terme une information relative au passé (source wiktionnaire)


Quel serait alors l’intérêt de pouvoir mieux connaître les rythmes du sommeil ? D’un point de vue fondamental, il s’agit d’améliorer nos connaissances sur un aspect négligé mais central des rythmes biologiques et de l’écologie des organismes. D’un point de vue plus appliqué, l’idée serait de pouvoir mieux contrôler les rythmes journaliers des insectes. On pourrait considérer - a priori - que le temps que les insectes bénéfiques passent en inactivité (en sommeil ou simplement en repos) plutôt qu’à polliniser ou à tuer des ravageurs soit du temps « perdu ». Ceci est vrai à moins que :

  • quand ils dorment ils ne sont pas des fournisseurs de services écosystémiques parce que les ressources (hôte / proie / fleur) ne sont de toute façon pas disponibles ou pas détectables.
  • un manque de sommeil compromettrait leur capacité à fournir des services écosystémiques efficaces. Dans ce cas, la qualité des services écosystémiques naturels offerts par les insectes bénéfiques pourrait être compromise par des facteurs perturbateurs naturels ou anthropiques (figure ci-dessous)

 

Objectif appliqué recherché : trouver le meilleur compromis entre le minimum de sommeil pour un maximum de performance

Le but est ultimement d’augmenter la résistance et la résilience des populations d’insectes bénéfiques aux perturbations de sommeil dans le milieu naturel (i.e. biologie de la conservation) ou sous serres dans le cadre de la lutte biologique. Nous pourrions également chercher à diminuer l’efficacité des insectes ravageurs de culture en développant des moyens ciblés pour les dépriver de sommeil sans influencer leurs prédateurs / parasitoïdes ou la plante hôte. S’il est possible de diminuer les effets néfastes de la déprivation de sommeil (par exemple en fournissant des suppléments nutritionnels) – bien que cela ne soit pas encore démontré – alors, des souches d'insectes bénéfiques avec une période de sommeil réduite pourraient être sélectionnées selon des variantes génétiques ad hoc. Celles-ci pourraient être présentes naturellement, ou sélectionnées artificiellement dans le cadre de programmes d'élevage pour des lâchers inondatifs.





Tougeron Am Naturalist 2017
Les principales causes et conséquences de la privation de sommeil chez les insectes : les facteurs anthropiques, les facteurs abiotiques naturels et les interactions biotiques. Les facteurs de perturbation du sommeil agissent sur les différentes composantes de la chaine alimentaire. Les conséquences hypothétiques vont du niveau individuel jusqu’au niveau de la communauté, avec des facteurs perturbateurs à effet direct et à effet en cascade, au sein des différentes échelles écologiques.



Melkende Ameise Honigtau2

Une fourmi exploitant du miellat sur une colonie de pucerons. Les interactions biotiques peuvent être l'un des facteurs perturbateurs du sommeil en milieu naturel. Des désynchronisations dans les rythmes journaliers et dans les modes de sommeil des espèces qui interagissent (par exemple les fourmis et les pucerons, les prédateurs et les proies, les parasitoïdes et les hôtes), peuvent avoir des conséquences importantes sur l'aptitude physique des individus, avec des effets en cascade au niveau de la communauté



Les auteurs espèrent que cet article contribuera à encourager de futures recherches dans un domaine émergent, l'écologie du sommeil. En effet, à l'heure actuelle, il existe de nombreuses questions en suspens. On sait finalement très peu de choses quant aux effets de la perturbation du sommeil sur le comportement ou la survie d'un invertébré. Nos connaissances sont également très lacunaires quant aux effets de ces perturbations en fonction des saisons ou des différents habitats. En outre, les effets potentiels combinés de différents facteurs de stress qui provoquent une perturbation du sommeil restent à explorer. Du point de vue de la biologie de l’évolution, des questionnements demeurent : quelles peuvent être les conséquences évolutives de la déprivation de sommeil chez les insectes ? Quelles sont les différentes stratégies évolutives en lien avec l’expression du sommeil, compte tenu de l’incroyable diversité des insectes  et de leurs modes de vie ? In fine, la question est de savoir comment et pourquoi le sommeil des animaux est une question d'écologie évolutive, avec des applications très directes dans le cadre des changements mondiaux et des services écosystémiques.



Référence :
An ecological perspective on sleep disruption
Kévin Tougeron and Paul K. Abram
The American Naturalist (Volume 190, Number 2 | July 2017)


Contacts OSUR
Kévin Tougeron (ECOBIO)
Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR)





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