Les chenilles ont fait évoluer leurs étranges petites « pattes » potelées à partir d’anciens crustacés

Les scientifiques ont enfin compris d’où les chenilles tiraient leurs pattes supplémentaires. Il s’avère que ces petits membres potelés proviennent de leurs ancêtres crustacés il y a plus de 400 millions d’années.

Les insectes ont six pattes, sauf quand ce n’est pas le cas. Les chenilles – les larves de papillons et de mites – possèdent des ensembles supplémentaires de membres appelés fausses pattes. Il en va de même pour les larves et même les adultes d’une poignée d’autres insectes. Ces fausses pattes posent un mystère évolutif, et les scientifiques se demandent depuis longtemps comment et pourquoi elles les ont obtenues.

Une nouvelle étude publiée le 12 octobre dans Avancées scientifiques suggère que ces fausses pattes ont pour origine les crustacés primitifs à partir desquels les insectes ont évolué pendant la période ordovicienne (il y a 485,4 millions à 443,8 millions d’années).

Les pattes ne sont pas articulées et comportent des ensembles de crochets de préhension qui fonctionnent comme des ventouses hérissées. Certaines espèces comptent jusqu’à neuf couples. Contrairement aux six pattes que possèdent la plupart des insectes, qui s’étendent du thorax, ou de la section médiane, les fausses pattes émergent de l’abdomen. Leur mouvement est principalement alimenté par la pression hydraulique – le mouvement du liquide dans chaque membre.

« Les chenilles ne font que manger des tubes. Elles maximisent leur potentiel d’alimentation et de croissance. Elles ont donc développé un plan corporel basé sur l’intestin, avec quelques pattes pour soutenir l’intestin », co-auteur Antonia Monteiroun biologiste évolutionniste de l’Université nationale de Singapour (NUS), a déclaré à Live Science.

« Les pro-pattes les aident à s’accrocher aux substrats tandis que les autres pattes les aident à se nourrir ou à les déplacer le long du substrat », a-t-elle expliqué. Après la métamorphose de la chenille, les fausses pattes disparaissent. « Lorsque vous devenez un insecte adulte, vous n’en avez pas besoin. Vous avez un beau plan corporel avec des ailes massives et vous n’avez tout simplement pas besoin de ces petits supports intestinaux. Vous avez un style de vie différent. »

Les scientifiques ont déjà proposé que les fausses pattes se rapportent aux pattes thoraciques – disant qu’il s’agit de paires de pattes supplémentaires qui ont disparu au cours de l’évolution des insectes et ont été réactivées lorsqu’elles sont redevenues utiles. D’autres pensent qu’il s’agit d’adaptations complètement nouvelles.

Une troisième hypothèse est qu’ils sont endites modifiés – des structures de pattes tournées vers l’intérieur qui étaient apparentes chez les crustacés ancestraux.

Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont testé la manière dont les gènes dirigent la croissance de ces appendices en modifiant le développement embryonnaire des papillons bruns louches (). Ce faisant, ils espéraient déterminer laquelle de ces hypothèses, le cas échéant, était valable.

En perturbant un gène qui stipule le placement des membres et d’autres structures alors que la larve est encore au stade embryonnaire, les chercheurs ont pu élucider les voies par lesquelles se développent les fausses pattes. Lorsque le gène a été partiellement désactivé, des précurseurs des pattes typiques ainsi que des fausses pattes se sont développés sur les segments abdominaux de la chenille. Lorsqu’il était complètement désactivé, seuls les précurseurs des jambes typiques étaient présents.

Étant donné que les deux types de membres étaient présents lorsque le gène était partiellement désactivé, les chercheurs ont démontré que les fausses pattes ne se développent pas à partir des mêmes types de cellules que les jambes thoraciques.

Ils semblent plutôt être des endites modifiés. À mesure que les crustacés se sont transformés en insectes, les endites ont disparu en grande partie. Mais chez les papillons et les mites, leur gène a été réactivé, fournissant ainsi aux chenilles leurs fausses pattes.

Le seul autre endroit où les endites semblent persister chez les insectes est dans les pièces buccales – les mandibules, les maxillaires et les lèvres, qui sont elles-mêmes des pattes modifiées. Le tranchant de la mandibule, par exemple, semble être une endite très modifiée.

« Les prolegs ont beaucoup d’affinités avec les appendices de la tête en termes de cocktail de gènes qu’elles expriment », a déclaré Monteiro.

Ainsi, les structures qui remontent aux ancêtres crustacés des insectes ont été réutilisées à plusieurs reprises et pour de multiples fonctions au cours de l’évolution – aidant les chenilles très affamées à déplacer leur corps lourd et à assouvir leur formidable appétit.