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Au plus près des humain
La domestication consiste en la transformation d’une espèce animale ou végétale d’un état sauvage à un état de soumission à l’humain dans un but d’exploitation de produits ou de services. À l’heure actuelle, elle concerne plus de 350 espèces végétales et une cinquantaine d’espèces animales. Pour qu’il y ait domestication à proprement parler, il faut qu’il y ait un changement comportemental, c’est-à-dire apprivoisement, et que ce caractère soit transmis de génération en génération. À titre d’exemple, une trentaine de générations sont nécessaires pour domestiquer un grand mammifère. Le loup, qui partageait les mêmes terrains de chasse avec les humains, est la première espèce à avoir été domestiquée il y a 20 000 ans, probablement en plusieurs endroits au même moment. Cette domestication a peu à peu abouti au chien qui, 8 000 ans plus tard, vivait en étroite association avec les humains. La sortie de la dernière glaciation, vers −9 000 ans, a entraîné une modification des paysages ; les humains se sont sédentarisés dans les grandes prairies et ont commencés à domestiquer les premières céréales, telles que le blé et l’orge. Puis, sanglier, auroch, et autre chèvre sauvage ont été capturés pour l’élevage à des fins alimentaires. En −3 000 ans, les humains ont exploité la force de certains bovins pour l’agriculture. La domestication du cheval n’apparaît qu’en −3 500 ans en Ukraine, et celle du chat semble multiple : en −7 000 ans pour protéger les récoltes attirant les rongeurs commensaux, et en −1 000 ans par les Égyptiens. La domestication a également facilité les échanges commerciaux et culturels entres régions, comme avec le dromadaire dans la péninsule arabique il y a 1 000 ans. L’élevage scientifique s’intensifie au XIXe siècle avec de profond changements morphologiques, comportementaux et physiologiques allant jusqu’à la perte des cycles naturels. Le rendement devient une priorité pour répondre à nos besoins : une poule domestique pond plusieurs centaines d’œufs par an, contre 60 pour son semblable sauvage. La notion de pedigree fait son apparition dans les années 1930 où le critère esthétique devient en vogue. Une espèce domestique est entièrement dépendante de l’humain et incapable de survivre seule, à quelques exceptions près de retour à l’état sauvage, appelé la féralisation.
La migration des monarques
Le papillon monarque (Danaus plexippus) est connu pour sa célèbre migration sur plusieurs générations pouvant atteindre des distances égalant celles de certains oiseaux migrateurs. Son milieu de vie estival se situe en Amérique du Nord – États-Unis et Canada – où il dépend étroitement d’espèces végétales du genre Asclepias (famille des Apocynaceae) sur lesquelles les femelles pondent leurs œufs et qui  nourriront les futures chenilles. En réalité, il existe deux populations distinctes de monarques : celle de l’est du continent nord-américain et celle de l’ouest de ce même continent. Ces deux populations sont plus ou moins délimitées par la chaîne des Rocheuses. En hiver, l’absence d’Asclepias et les faibles températures rendent les conditions inhospitalières. La dernière génération se met en état de diapause, phase aux activités métaboliques réduites, afin d’accumuler suffisamment de ressources pour se déplacer vers des régions méridionales plus chaudes : les côtes californiennes pour la population de l’Ouest, le Mexique et les îles du Golfe du Mexique pour la population de l’Est. Après un voyage de 3 000 km, les monarques hivernent plusieurs mois dans les mêmes réserves que leurs aînés les années précédentes, telles que les forêts d’oyamel (Abies religiosa) des états du centre du Mexique reconnues réserve de biosphère par l’Unesco (Organisation des Nations unies pour l'éducation, la science et la culture). Au printemps, les papillons redeviennent actifs et se préparent au vol retour qui se produira sur deux à cinq générations. Le coût de ce voyage en matière de risque de prédation, d’énergie et de temps permet néanmoins d’augmenter les chances de survie en évitant le gel. Les mécanismes d’orientation sont, encore aujourd’hui, au centre de questions scientifiques. Il semble néanmoins que, outre l’influence de la lumière, le monarque s’aide d’une boussole magnétique. Située dans les antennes, le papillon est guidé par l’inclinaison du champ magnétique terrestre, ce qui leur permet de suivre son chemin par temps nuageux.
Marcher sur l'eau
Si la capacité d’un humain à marcher sur l’eau n’est possible que dans le registre spirituel, certains animaux ont acquis cette aptitude leur permettant aujourd’hui de coloniser un nouvel environnement. C’est le cas de plusieurs espèces d’insectes que l’on retrouve dans les familles des Gerridae, Hydrometridae, Hebridae, Veliidae ou encore Macroveliidae, ainsi que des araignées du genre Dolomedes. L’exemple le plus commun est celui du Gerris, un hémiptère ubiquiste d’un centimètre de long. Mais comment réalise-t-il cet étrange phénomène ? Tout réside dans la tension superficielle de l’eau qui augmente la cohésion et repousse les substances hydrophobes présentent sur les pattes de l’insecte, pattes développées sur la largeur pour augmenter la surface de contact et répartir sa masse ce qui l’empêche de traverser la couche superficielle de l’eau. L’arthropode est cependant suffisamment lourd pour incurver la surface de l’eau de façon à se stabiliser. Cela lui permet également de pouvoir se déplacer en prenant appui sur les zones incurvées de la surface. S’il existe une masse maximale au-delà de laquelle ce mécanisme n’est plus possible, il existe aussi une masse minimale en deçà de laquelle l’insecte ne peut plus se mouvoir volontairement. De façon originale, cette aptitude sert de témoin de la qualité de l’eau par bioindication : la présence de tensioactifs dans l’eau, molécules présentent dans les détergents liquides par exemple, empêche au Gerris de résister à la tension superficielle de l’eau ; l’animal ne peut rester à la surface ce qui le fait sombrer dans l’eau.
Alice au pays des résistants
Les contes pour enfants peuvent aborder des concepts parfois complexes. C’est le cas des Aventures d’Alice au pays des merveilles, écrites par Lewis Carroll, en illustrant une idée clef en biologie évolutive : la théorie de la Reine Rouge. Alors qu’elle court de plus en plus vite, Alice s’étonne de voir les arbres l’entourant rester sur place. Dans les années 1970, Leigh Van Valen reprend ce concept et l’applique à l’évolution des espèces vivantes telle une véritable course aux armements : il développe l’idée selon laquelle une espèce évolue sous les pressions exercées par d’autres espèces ou par son environnement. C’est le cas de la coévolution entre les proies et les prédateurs : l’antilope s’est adaptée à la chasse du léopard, alors que le félin a développé de nouveaux subterfuges de prédation. Les exemples s’invitent même dans les média avec l’adaptation des bactéries face aux antibiotiques. Car, en effet, lorsque les résistances menacent la santé des populations, c’est à l’humain de trouver des astuces pour pallier ces évolutions. Ainsi, nos sociétés ont développé des biocides de plus en plus puissants pour éliminer bon nombre d’espèces jugées nuisibles. La nature n’étant pas statique, des résistances sont apparues chez certains insectes en réponse à ces produits chimiques, comme le moustique vecteur de maladies tels que le paludisme, la dengue et le chikungunya. Pour qu’il y ait transmission de génération en génération, la résistance doit intervenir au niveau des gènes. Le temps de génération d’une bactérie est de l’ordre de 30 min lorsque celui-ci monte à 25 ans chez l’humain. Mieux comprendre la nature c’est mieux adapter nos réponses évolutives, en gardant en mémoire que nous ne sommes pas les seuls à contrôler le monde qui nous entoure. Évoluer s’avère indispensable pour rester sur place.
Bambou de bois
Le bois est une ressource naturelle essentielle dans notre société, en tant que bois d’œuvre, bois d’industrie, ou encore bois de chauffage. Son exploitation à l’échelle mondiale est à l’origine d’une déforestation massive, en particulier sous les latitudes tropicales. Aujourd’hui, quatre milliards de tonnes de bois sont consommées chaque année, dont 16 % servent à la production papetière. Parmi toutes les espèces exploitées, intéressons-nous à l’une d’entre elle aux multiples usages : le bambou. Mais peut-on parler réellement de bois de bambou ? Pour répondre à cette question, il faut étudier la structure interne d’une tige. Au centre de celle-ci, on y trouve la moelle, ainsi que les tissus conducteurs de sèves : le xylème et le phloème. Le premier transporte la sève brute, une solution très diluée quittant les racines pour les organes aériens. Le second conduit la sève élaborée, constituée des produits de la photosynthèse depuis les zones photosynthétiques jusqu’aux autres organes. Des structures secondaires se développent peu à peu en périphérie de cette même tige chez les gymnospermes et les angiospermes dicotylédones : les assises libéro-ligneuse et subéro-phellodermique qui permettent une croissance en épaisseur. L’assise la plus externe – assise subéro-phellodermique – est responsable de la production entre autres du liège, tandis que l’assise la plus interne – assise libéro-ligneuse – fabrique le xylème et le phloème secondaires, respectivement communément appelés le bois et le liber. À l’exclusion du bois, toutes ces structures constituent l’écorce. Le bois n’est donc qu’une fraction de la tige, à savoir le xylème secondaire. Le bambou, tout comme le brin d’herbe ou le roseau, fait partie des angiospermes monocotylédones qui n’ont pas de croissance en épaisseur. Cela signifie que la croissance se fait à diamètre constant tout au long de sa vie. Il n’y a donc pas de production de bois. Le bois de bambou n’est donc pas du bois.
Quand l'araignée fait sa toile
L’araignée, régulièrement confondue avec les insectes, mais s’en distinguant par ses huit pattes, a souvent mauvaise réputation auprès des humains, et parfois à tort… À ce jour, 40 000 espèces ont été décrites à travers le monde. Les araignées se retrouvent dans tous les milieux, et certaines espèces apprécient particulièrement nos habitations. Une prairie accueille 200 individus à l’intérieur d’un seul mètre carré, capturant à eux-seuls plus de 40 000 insectes par an. Mais si les araignées sont passionnantes, c’est aussi et surtout pour leur toile. Qu’il sert à ligoter une proie ou à protéger la génération future, le filament de soie fait partie intégrante d’une géométrie parfois complexe que la rosée matinale dévoile au contact des gouttelettes de glue régulièrement disposées. Trente fois plus fin qu’un cheveu, ce fil de soie est à la fois résistant (plus solide que l’acier à diamètre égal) et élastique. La soie est constituée d’un mélange protéique liquide se solidifiant dans les glandes de l’araignée. Le stock de ce précieux liquide permet de bâtir trois toiles complètes. Elle est expulsée à des vitesses record (3 m par seconde en 30 ms par éjection) par les chélicères, organes présents à l’avant de l’araignée. La rigidité est assurée par des protéines alignées longitudinalement, alors que l’élasticité est donnée par des protéines disposées en désordre. La composition du mélange est donc différente selon les besoins de l’arachnide : filaments solides pour la charpente de la toile, filaments élastiques au centre de celle-ci. La géométrie généralement circulaire permet de mieux répartir les forces appliquées pour rendre la toile plus résistante. Mais, selon l’espèce étudiée, diverses géométries sont rencontrées (toile en entonnoir chez Tegenaria, toile totalement désorganisée chez Pholcus), allant parfois à des structures très complexes (mise en place d’un filament avertisseur chez Zygiella, l’araignée des fenêtres). Cependant, lorsqu’une toile est endommagée par le vent ou la pluie, l’araignée est capable d’ingérer chaque filament afin de recycler la soie. En moyenne, une araignée construit et détruit la totalité de sa toile une à deux fois par jour.
L’égoïsme : fléau des sociétés animales
La socialité dans le monde animal – être humain inclus – se rencontre à différentes échelles biologiques (cellule, organe, organisme...) et sous divers degrés de complexité (colonies, communautés, coopération ou vraie société). À première vue, la vie en groupe présente des inconvénients non négligeables : compétition entre les individus du groupe dans la recherche de nourriture, augmentation du nombre de concurrents sexuels, facilitation de la transmission de maladies, etc. Or, l’abondance de cette relation chez différentes familles animales (de l’amibe Dictyostelium discoideum au macareux moine islandais Fratercula arctica ou à l’éléphant de mer Mirounga leonina d'Amérique Australe) démontre l’existence d’avantages individuels d’une telle organisation. À chaque niveau hiérarchique, la coopération altruiste favorise le niveau supérieur ; les bénéfices individuels sont indirects. À titre d’exemple, le grégarisme permet de réduire la menace des prédateurs à travers une vigilance collective plutôt qu’une vigilance individuelle (diminution de la durée de surveillance individuelle). Le coût pour chaque individu est alors réduit par l’entraide du groupe. La défense n’est pas le seul domaine pour lequel un regroupement semble avantageux : on le retrouve dans le soin des jeunes ou encore la recherche de nourriture. En revanche, le gain apporté à un individu altruiste est toujours inférieur à celui qu’un individu égoïste peut recevoir. De tels individus marginaux peuvent donc apparaître au sein d’un groupe. Une question se pose alors : comment expliquer la coexistence paradoxale, d’un point de vue évolutif, de ces deux comportements aux effets pourtant antagonistes pour la société ? Une telle configuration aboutie nécessairement à la ruine de la société en l’absence de système de régulation. Chaque société use alors de mécanismes propres pour limiter de tels comportements. Par exemple, les têtards reconnaissent leurs proches (sur le plan génétique) pour éviter toute intrusion d’individus de pontes différentes qui profiteraient de la sécurité du groupe sans apporter de bénéfice. Tout mécanisme doit être transmis de génération en génération pour qu’il soit viable, un système non fonctionnel dans le temps étant voué à disparaître. Mais, de nombreuses questions scientifiques restent encore en suspens.
Les platanes des bords de routes
Le platane commun (Platanus ×acerifolia, famille des Platanaceae) est une espèce peu fertile issue d’un croisement entre le platane d’Occident (Platanus occidentalis) et le platane d’Orient (Platanus orientalis). C’est au cours du XVIIe siècle qu’il fait son apparition en Europe. Cet arbre au tronc lisse et écailleux a une longévité pouvant atteindre 1 000 ans. Il est souvent planté en milieu urbain comme arbre d’ornement et d’alignement ; on le retrouve fréquemment aux abords des routes et des canaux d’Europe. Mais deux espèces parasites principales impactent son développement : le tigre du platane (Corythucha ciliata) – petite punaise se nourrissant de ses feuilles – et un champignon ascomycète (Ceratocystis platani) responsable du chancre coloré. Originaire des États-Unis et introduit accidentellement en Méditerranée à la fin de la Seconde Guerre mondiale, le chancre sévit actuellement en Italie, dans le sud de la Suisse et dans le sud de la France. Ce champignon se développe dans les tissus de l’arbre et obstrue les vaisseaux conduisant la sève. L’arbre se dessèche alors et meurt en 4 à 6 ans. Plusieurs dizaines de milliers de cas ont été rapportés en France. Après le Sud-Est, c’est le Sud-Ouest français qui est touché, en particulier le long du canal du Midi. En effet, sous Napoléon, les nombreux saules, frênes et peupliers plantés dès l’achèvement de sa construction initiée par Pierre-Paul Riquet en 1666 ont peu à peu été remplacés par des platanes. Mais la faible diversité génétique de cet hybride due à son histoire récente (moins de quatre siècles) et sa sélection horticole n’est pas favorable à l’apparition d’individus résistants au chancre coloré. En 2013, et après de longs travaux de recherche, l’Institut national de la recherche agronomique (Inra) a obtenu une variété hybride à partir d’individus américains, mais résistante à ce parasite (Platanor® Vallis clausa). L’ensemble du monde vivant évoluant conjointement, la question de la durée de l’efficacité de cette résistance se pose alors.
Reproduction assitée chez le figuier
Le figuier de nos régions (Ficus carica, famille des Moraceae) dispose d’un mode de reproduction très particulier. Il dépend d’une petite guêpe de la famille des Agaonidae : Blastophaga. Bien que le figuier soit considéré comme dioïque (présence d’arbres femelles et d’arbres mâles au sein de la même espèce), chaque individu possède des inflorescences retournées sur elles-mêmes composées de fleurs femelles et mâles. Les Blastophaga femelles viennent pondre leurs œufs dans les fleurs femelles des figuiers dits « mâles » (appelés caprifiguiers). Ces fleurs ont une morphologie appropriée pour accueillir ces œufs. Le végétal produit alors, en réaction à cette ponte, une galle nourrissante et protectrice pour le bon développement des larves. Après éclosion de la nouvelle génération d’hyménoptères et reproduction des jeunes adultes entre eux, les femelles vont pouvoir coloniser de nouvelles figues. En sortant de la caprifigue, elles vont se charger de pollen des fleurs mâles situées près de l’ouverture de la figue (ostiole). Durant leur conquête par les airs, les femelles Blastophaga peuvent rencontrer soit un nouveau caprifiguier, soit un individu dit « femelle ». Ce dernier présente des inflorescences aux fleurs mâles stériles et aux fleurs femelles morphologiquement non propices à la ponte. L’insecte doit alors faire demi-tour et continuer son chemin. En tentant de pondre dans cette figue, le Blastophaga a néanmoins permis la pollinisation des fleurs femelles : il est alors question de zoogamie (dissémination du pollen par les animaux). Arrivée à maturité, l’inflorescence donnera une figue charnue qui sera délicieusement dégustée par le premier animal de passage. Cette relation aux bénéfices mutuels est appelée mutualisme.
La tomate : fruit ou légume ?
Cette question mérite dans un premier temps des précisions d’ordre sémantique au sujet de ces deux termes. Au niveau scientifique, le groupe des plantes à fleurs – appelées Angiospermes – se reproduit à travers la fleur. À l’issue de la fécondation, il en résulte une graine entourée d’une structure protectrice : c’est le fruit. La cerise, le raisin, voire même le gland, sont des exemples types de fruits. La tomate n’échappe donc pas à cette définition. Dans le jargon botanique, les légumes sont des fruits particuliers à deux fentes : ce sont des gousses. Cette définition couvre tous les fruits issus de la famille des Fabaceae (anciennement appelées Légumineuses). Ainsi, les haricots verts, les gousses de petits pois ou les fruits de la glycine sont des légumes. Dans ce cadre, la tomate est un fruit et non un légume. En revanche, le monde culinaire définit le légume à partir de son utilisation dans des préparations salées, à la différence des fruits utilisés dans les plats sucrés. Sous cette définition, comme la courgette ou le concombre, la tomate est considérée comme un légume. Ce problème sémantique est également rencontré pour le lapin qui, culinairement parlant, est classé parmi les volailles !