Ecole Supérieure du Bois, NantesEcole Supérieure du Bois, Nantes

Anne-Geneviève Anne-Geneviève BagnèresBagnères

Magdalena KutnikMagdalena KutnikI.R.B.I., UMR CNRS 6035 I.R.B.I., UMR CNRS 6035

Université de ToursUniversité de Tours

Plan du coursPlan du cours

1 - Systématique, morphologie des insectes, cycle biologique et reproduction, nutrition

2 - Les xylophages de la forêt : Coléoptères et Lépidoptères

3 - Les xylophages de bois d’œuvre (insectes de bois secs et insectes de bois frais) : Coléoptères, Hyménoptères

4 - Les termites. La lutte contre les xylophages (bois d’œuvre).

A - SYSTÉMATIQUE

La place des insectes dans le règne animal

UNICELLULAIRES Protozoaires paramécies, plasmodium

PLURICELLULAIRES

(Métazoaires)

Spongiaires

Cnidaires

Plathelminthes (ou vers plats)

Némathelminthes (ou vers ronds)

Annélides

Mollusques

Arthropodes

Echinodermes

Vertébrés

éponges

méduses, coraux, anémones de mer

taenias, douves

nématodes (ascaris)

vers de terre, sangsues

escargots, moules, pieuvresinsectes, araignées, mille-pattes, crevettesoursins, étoiles de merpoissons, batraciens, reptiles, oiseaux, mammifères

EVOLUTION

ARTHROPODES(embranchement ou phylum)

CHÉLICERATES

ANTENNATES (MANDIBULATES)(sous-embranchement) (sous-embranchement)

MYRIAPODESCRUSTACÉS INSECTES(classe) (classe)(classe)

dotés d’un exosquelette coriace, d’un corps segmenté et de pattes articulées

pourvus d’antennes et de mandibulesnon pourvus de pièces buccales en pinces et sans antennes

araignées, scorpions…

6 pattes, 4 ailes et2 antennes

essentiellement terrestres

29 ordres

949 familles

1 million d ’espèces

4 antennes, branchies essentiellement

aquatiques

crabes, crevettes

au moins 9 paires de pattes, 2

antennes

mille-pattes

16 ordres

144 familles

13 700 espèces

37 ordres

540 familles

34 000 espèces

14 ordres

470 familles

76 500 espèces

jamais d’ailes

des ailes

(sauf régression secondaire)

INSECTES

APTÉRYGOTES

PTÉRYGOTES

COLLEMBOLES

DIPLOURES

PROTOURES

THYSANOURES

insectes primitifs

(classe)

(sous-classe)

(ordre)

EPHÉMEROPTÈRES

ODONATES

DICTYOPTÈRES

ISOPTÈRES

PHASMOPTÈRES

ORTHOPTÈRES

DERMAPTÈRES

HEMIPTÈRES

COLÉOPTÈRES

LÉPIDOPTÈRES

DIPTÈRES

HYMÉNOPTÈRES

éphémères

libellules, demoiselles

blattes, mantes religieuses

termites

phasmes

sauterelles, grillons

forficules ou perce-oreilles

punaises, pucerons, cigales

scarabées, coccinelles

papillons, mites

mouches, moustiques

abeilles, fourmis, guêpes

(ordre)

Nombre d’espèces animales connues

Lépidoptères

170 000

Hyménoptères

280 000

Coléoptères

350 000

Diptères

120 000

Hémiptères

40 000

Autres ordres

d’insectes

40 000

Arachnides

73 400

Autres

115 600

dont Isoptères

autres Vertébrés 38

300

autres classes d’arthropodes 112 000

Mammifères 4 000

Ordre des Coléoptères

- ailes antérieures transformées en élytres cornées, dépourvues de nervures, contiguës à l’état de repos et servant d’étui (coleos=étui) protecteur aux ailes postérieures membraneuses repliées au repos

- 9 segments abdominaux

- larves de types variés mais présentant généralement une tête bien développée, 3 segments thoraciques et 10 abdominaux ; ces larves sont rarement apodes

- ordre numériquement le plus important du règne animal

Groupe des Adéphages Groupe des Polyphages

Carabidae : carabe

Dytiscidae : dytique

Coccinellidae : coccinelle

Curculionidae : charançons

Cerambycidae : capricornes

Ordre des Hyménoptères

- appareil buccal broyeur-lécheur chez l’adulte

- 4 ailes membraneuses (hymenos = membrane) à nervation simple, les postérieures plus petites que les antérieures, les ailes d’un même côté sont couplées en vol par des crochets

- une tarière de ponte ou un appareil vulnérant venimeux à l’extrémité de l’abdomen de la femelle

- les groupes les plus évolués s’organisent en sociétés

Groupe des Symphytes Groupe des Apocrites

Tenthredae : tenthrède

Siricidae : Sirex

Vespidae : guêpes

Apidae : abeilles

Formicidae : fourmis

Ordre des Lépidoptères

- pièces buccales transformées en trompe suceuse

- deux paires d’ailes membraneuses à nervures transversales peu nombreuses et recouvertes d’écailles (lepis = écaille), les deux ailes présentes d’un même côté sont souvent couplées pendant le vol

- larve de type chenille, à appareil buccal broyeur

Groupe des Hétérocères

(papillons de nuit, antennes aux formes variées)

Groupe des Rhopalocères

(papillons de jour, antennes en massue)

Saturniidae

Sphingidae : le Sphynx

Cossidae : la Zeuzère

Danaidae : le Monarque

Pieridae : la Piéride du chou

Nymphalidae : la Vanesse

B - MORPHOLOGIE DE L’ INSECTE

Organisation générale d’un insecte

exosquelette chitineux sclérifié (cuticule) symétrie bilatérale corps métamérisé (= segmenté), divisé en trois régions : tête, thorax, abdomenTÊTE

- limitée par la capsule céphalique - porte les organes sensoriels : yeux, ocelles, antennes, soies tactiles - porte la bouche, qui contient l’hypopharynx (=langue), les pièces buccales: labre (=lèvre supérieure), mandibules, maxilles, labium (=lèvre inférieure) et les appendices buccaux : palpes maxillaires et palpes labiauxTHORAX

- divisé en trois métamères : prothorax, mésothorax et métathorax - chaque métamère porte une paire de pattes, le méso- et le métathorax portent chacun une paire d’ailes - les pattes comprennent toujours 5 segments

ABDOMEN

- formé d’un nombre variable de segments (de 6 à 12) - contient les organes digestifs et reproducteurs

Insecte type : cas d’un coléoptère

Face ventrale

antennespièces buccalesœil composéprotothorax

mésothorax

métathorax

abdomen

pygidium

Face dorsale

mandibules

clypeus

pronotum

écusson

élytre

suture des élytres

tête

protothorax

ptérothorax + abdomen

tête

ptérothorax

Métamérisation du corps

Métamère

acron (=prostomium)

C1

C2

C3

C4

C5

TH1

TH2

TH3

ABD1

ABD2

ABD3

ABD4

ABD5

ABD6

ABD7

ABD8

ADB9

ABD10

ABD11

telson (=pygidium)

Appendices

yeux + ocelles

antennes

labre

mandibules md

maxilles mx1

labium mx2

pattes P1

pattes P2, ailes A1

pattes P3, ailes A2

(cerques)

anus

Système nerveux

protocérébron

deutocérébron

trotocérébron

GG

GG

GG

GG

GG

GG

GG1

GG2

GG3

GG4

GG5

GG6

TÊTE

THORAX

ABDOMEN

cerveau

masse sous-œsophagienne

3 paires de ganglions thoraciques

6 paires de ganglions abdominaux

Métamérisation du corps: vue latérale

C - CYCLES BIOLOGIQUES ET REPRODUCTION

Cycles biologiques des insectes

Les insectes changent d’aspect entre l’état immature et le stade adulte (mues, métamorphoses), mais le développement de l’œuf à l’adulte varie selon les groupes.

- chez les insectes les plus primitifs, les modifications sont graduelles et les métamorphoses sont incomplètes = INSECTES HÉTEROMÉTABOLES. Les jeunes ressemblent beaucoup aux adultes, mais sans ailes ni organes reproducteurs (sf exceptions).

orthoptères, phasmoptères, isoptères…

- chez les insectes évolués, la modification est spectaculaire, les métamorphoses sont complètes = INSECTES HOLOMÉTABOLES. Les larves ont un aspect très différent de celui de l’adulte. Après plusieurs mues les larves se nymphosent, et vont subir une réorganisation de leurs tissus. Au final un insecte adulte va sortir de l’exuvie nymphale.

lépidoptères, coléoptères, diptères…

Trois étapes : développement embryonnaire, développement post-embryonnaire ou larvaire, adultes

Ponte : la femelle fore un trou et dépose les œufs(enfermés dans une oothèque) dans le fond au moyen de son ovipositeur. Le trou est ensuite rebouché.

Développement larvaire : les œufs éclosent dans l’oothèque après environ 50 jours d'incubation. A ce moment la larve est vermiforme, elle va subir une mue intermédiaire pour donner une larve de premier stade. La larve ressemble morphologiquement à l’adulte (les ailes et l’appareil génital en moins). La croissance larvaire est continue et se réalise par mues successives. On observe 5 stades larvaires chez le criquet pèlerin. Au fil des mues la larve va grandir et acquérir toutes les caractéristiques de l’adulte.

La mue imaginale : la larve du 5ème et dernier stade subit une mue imaginale qui donne naissance à un adulte, qui possède des ailes et des organes génitaux complètement développés. Deux à quatre semaines après la mue, les adultes (imago) ont acquis leur maturité sexuelle, dès lors les insectes s'accouplent et pondent.

Cycle hétérométabolehétérométabole : le développement du criquet pélerin

(Schistocerca gregaria)

Insectes à métamorphose

incomplète

HÉTÉROMÉTABOLES

œuf

accouplement

larve jeune

larve âgée

adulte immature

éclosion

ponte

mues larvaire

s

mue imaginale

maturation sexuelle

succession de stades larvaires

mue imaginale

adulte

Schistocerca gregaria

orthoptères, isoptères

Cycle holométaboleholométabole : le développement d’un papillon (Danaus plexippus)

4 étapes: œuf, chenille, chrysalide, adulte (imago)

œuf : taille d’une tête d'épingle. La femelle pond sur une plante nourricière, généralement, les œufs sont déposés sous les feuilles (protection vis à vis des prédateurs). Les petites chenilles éclosent après une semaine ou deux.

chenille : dotée de mandibules. Elle commence à manger dès sa sortie de l'œuf. Beaucoup d'espèces se nourrissent principalement la nuit pour échapper aux prédateurs. La chenille est le seul stade où le papillon grossit en taille. Les chenilles muent de nombreuses fois avant d'atteindre leur maturité.

chrysalide : lorsque la chenille est parvenue à maturité, elle arrête de s’alimenter et cherche un endroit pour se transformer en chrysalide. Elle vide sont estomac, s'attache à son support avec de minces mais solides fils de soie, et se transforme. La chrysalide est plus petite que la chenille. Certaines espèces construisent un cocon de soie autour de la chrysalide (hétérocères). La chrysalide est immobile et ne se nourrit pas, elle adopte souvent la couleur de son support. Arrivée à maturité, elle subit une métamorphose pour donner le papillon adulte. Le stade nymphal peut durer de 10 jours à un an (souvent hivernation).

imago (adulte) : lorsque le papillon émerge de sa chrysalide, ses ailes sont humides, petites et très fragiles. Il doit se tenir vertical pendant quelques heures afin que ses ailes puissent sécher et prendre leur forme définitive.

Danaus plexippus

Insectes à métamorphose complète

HOLOMÉTABOLES

succession de stades larvaires

métamorphose

stade nymphal

dernière mue (mue imaginale)

adulte

lépidoptères, coléoptères,

diptères, hyménoptères

œuf

chenille

chrysalide

adultemétamorphose

nymphose éclosion

ponte

Cycle biologique des insectes xylophages

(autre que termites)

Le cycle évolutif des insectes se déroule en quatre phases:

Les insectes parfaits (ou adultes sexués) : munis d’ailes, ne se nourrissent pas ou peu, et ne servent qu’à la reproduction. Leur durée de vie est généralement de quelques semaines.

L’œuf : sa durée de vie est de quelques jours le plus souvent

La larve : c’est le stade de croissance de l’insecte. Elle occasionne les dégâts de bois en se nourrissant. Elle grandit par mues successives, la dernière donnant naissance à une nymphe dont la morphologie préfigure celle de l’adulte. Pour les insectes xylophages, la vie larvaire dure plusieurs mois, voir plusieurs années.

La nymphe : stade de repos dans une loge spécialement creusée à cet effet. Sa morphologie est celle de l’insecte parfait non pigmenté, à l’exception des ailes et de l’appareil génital qui sont alors incomplètement développés. Le stade nymphal dure généralement quelques semaines.

Facteurs influençant la durée du cycle évolutif

* les conditions ambiantes Chaque espèce d’insecte présente une vitesse optimale de développement pour une température et une humidité relative spécifiques de l’espèce. Ce développement peut être inhibé par des températures basses inférieures à 12°C, et élevées supérieures à 35°C. Les températures supérieures à 60°C deviennent létales.

* la valeur nutritive du bois dans lequel se trouve la larve. Certaines espèces infestent : - soit des bois feuillus - soit des bois résineux - soit indifféremment les bois feuillus et résineux

* le degré d’humidité du bois, qui est fonction - soit du degré de séchage - soit de l’ambiance dans laquelle le bois est placé

Les insectes concernés sont:

- soit des insectes dits de bois secs dont tous les stades se déroulent dans les bois ayant une humidité qui varie entre 7 et 18%. Ils dégradent les bois mis en œuvre (charpentes, meubles, etc.)

- soit des insectes dits de bois frais dont l’humidité est supérieure aux points de saturation des parois cellulaires. Ils pondent et commencent leur développement dans les arbres dépérissants ou fraîchement abattus et les poursuivent dans les mêmes bois une fois secs : ceux-ci, compte tenu de la durée du cycle évolutif, peuvent avoir été mis en œuvre entre temps.

Développement des larves xylophages

* soit dans les couches cambiales: les larves forent leurs galeries sous l’écorce et ne rentrent plus ou moins profondément dans le bois qu’à la fin de leur développement et pour creuser leur loge nymphale;

* soit dans l’aubier: région externe du bois qui correspond aux couches les plus récemment formées et qui contient encore des cellules vivantes de l’arbre.

Le duramen est généralement résistant aux insectes. Toutefois il perd sa durabilité vis-à-vis des insectes s’il est dégradé par des champignons lignivores à la suite d’une exposition prolongée à des conditions anormales d’humidité.

Les larves se nourrissent:

- de substances glucidiques, qui constituent soit la paroi cellulaire (cellulose), soit les substances de réserve de l’arbre sur pied (amidon)

- de substances protéiques, en très faibles quantités mais indispensables à la croissance des larves

D - NUTRITION

Les pièces buccales des insectes

Exemple: pièces buccales broyeuses

vertex

œil composéantenne gena

clypeus

mandibulemaxille

hypopharynx

labium

labre

labium

palpe labial

suture antennairesuture

coronaleocelle

suture frontalefrontantenne gena

palpe maxillaire

galea

lacinia

stipe

cardo

criquet

Variabilité des régimes alimentaires

Les phytophages

consomment fleurs, graines, feuilles, sève

ex: chenilles, phasmes, sauterelles

Les saprophages

consomment les matières organiques en putréfaction

ex: mouches, blattes

Les fungivores

consomment le carpophore des champignons et la partie cachée des

hyphes

ex: collemboles, larves de coléoptères et de diptères, certains

termites et fourmisLes xylophages

attaquent le bois mort ou encore vivant

ex: larves de certains coléoptères, termites...

Les coprophages

se développent dans les excréments d’autres animaux

ex: mouches, scarabées

Les mélliphages

mangent le nectar et le pollen des fleurs

ex: papillons

Les prédateurs

tuent et dévorent d’autres animaux pour s’en nourrir

ex: mantes religieuses, carabes, larve de fourmilion

Les hématophages

sucent le sang des vertébrés (mammifères, oiseaux, reptiles)

ex: tiques, puces, divers diptères, certaines punaises

Les parasitoïdes

insectes parasites d’autres insectes

ex: certaines guêpes

Les parasites

prédateurs spécialisés qui vivent dans ou sur le corps d’un hôte

animal

ex: mouches

Les pseudoplacentaires

les larves se développent à l’intérieur du corps de la mère et

consomment ses sécrétions

ex: certaines mouches (tsé-tsé)