Structure des insectes 

Le corps des insectes est recouvert d’une cuticule rigide (exosquelette), divisée en segments plus ou moins mobiles grâce aux membranes souples qui les relient. On trouve la même structure chez d’autres invertébrés tels que les araignées, les scorpions, les millepattes et les crustacés, avec les insectes, tous ces animaux forment l’embranchement des Arthropodes (animaux à pattes articulées), dans lequel les insectes constituent une classe, qui se distingue par un ensemble de particularités.

Le corps des insectes est typiquement divisé en trois parties, la tête, le thorax et l’abdomen (voir dessin ci-dessous). La tête porte deux antennes, des yeux composés et des yeux simples (ocelles) ainsi que trois paires de pièces buccales. Le thorax porte trois paires de pattes (les insectes sont des hexapodes) et deux paries d’ailes ; les unes et les autres peuvent manquer, être fortement modifiées ou atrophiées. Ainsi, de nombreux insectes ont seulement une paire d’ailes, d’autres appelés insectes primitifs n’en ont jamais eu et chez divers groupes plus évolués, elles ont subi une réduction. D’une façon générale, tous les appendices corporels peuvent être modifiés ou atrophiés. De même, les divisions du corps ne sont pas toujours évidentes. La structure des ailes et des pièces buccales a une grande importance pour la classification ; celle-ci essaye d’exprimer les affinités des différents groupes. L’extrême variabilité morphologique des insectes leur a permis d’occuper presque tous les milieux (sauf le milieu marin à de très rares exceptions près) et de se diversifier en un très grand nombre d’espèces.

Le corps des insectes est divisé en segments ; la tête en comporte six à l’origine, le thorax trois et l’abdomen onze. Cependant, sauf dans le thorax ils sont soudés (sur la tête) ou partiellement reconnaissables et modifiés (abdomen). 

La tête, dont la segmentation est partiellement discernable grâce à ses appendices, a une forme variable. Le plus souvent, elle a l’aspect d’une capsule dont l’axe est vertical ou horizontal par rapport au thorax (types hypognathe ou prognathe). 

Les antennes sont toujours formées de plusieurs articles : à la base, le scape et le pédicelle auquel succède un flagelle de longueur et de forme variables qui, avec le nombre d’articles, constitue un important caractère d’identification (voir dessin ci-contre). On distingue différents types d’antennes : sétacée et filiforme (articles brefs), moniliforme (articles en forme de perles), dentelée (avec de courts appendices souvent visibles de côté seulement), pectinée (grands appendices sur un ou deux côtés), claviforme (extrémité renflée), lamelliforme (avec un éventail de lamelles à l’extrémité). Elles peuvent être géniculées, courbées ou coudées. Elles portent de nombreuses soies et autres petits organes sensoriels (sensilles) servant à la perception des odeurs, des contacts et des courants d’air quand l’insecte vole. 

L’appareil buccal le plus primitif est broyeur (voir dessin ci-contre). Il comporte la lèvre supérieure impaire (labre), deux mandibules dentées, très dures, qui servent à couper la nourriture, les mâchoires (ou maxilles) pourvues de palpes maxillaires et la lèvre inférieures ou labium (avec les palpes labiaux), formée de plusieurs éléments soudés. Ses différentes parties portent la nourriture jusqu’à la bouche. Les palpes maxillaires et labiaux portent des sensilles qui perçoivent le goût des aliments.

La forme et la fonction des différentes pièces buccales varient selon le régime. Beaucoup sont transformées pour absorber des aliments liquides (types piqueurs-suceur, suceur-lécheur) et dans ce cas, certaines pièces peuvent manquer complètement. Ainsi, les mandibules et les mâchoires font presque complètement défaut chez les papillons et la mouche domestique qui ont une trompe. Chez diverses familles, les pièces buccales sont atrophiées et non fonctionnelles ou même font complètement défaut.

En outre, très souvent, il y a des différences considérables entre l’appareil buccal des insectes adultes (imagos) et celui des larves de la même espèce en raison du régime qui n’est pas le même.

Au stade adulte, la plupart des insectes ont une paire d’yeux composés (yeux à facettes) qui peuvent être très gros et qui sont formés par la juxtaposition d’un grand nombre d’éléments, les ommatidies (exemple : libellules). Ils donnent un ensemble d’images semblable à une mosaïque. Leurs dimensions dépendent généralement du genre de vie ; ainsi, les libellules et d’autres insectes qui chassent en vol ont des yeux volumineux. Les yeux composés ont une forme variable et peuvent être multicolores.

Les insectes ont aussi deux ou trois yeux simples (ocelles), qui manquent souvent et qui, plus rarement, sont les seuls présents, par exemple chez les mâles de nombreux coccidés (cochenilles, homoptères). Ils servent à percevoir les variations d’intensité de la lumière. Le plus souvent, les larves n’ont pas d’yeux composés mais leurs yeux simples ont une structure différente de ceux des imagos.

Le thorax comprend trois parties, prothorax, mésothorax et métathorax, formées de plusieurs éléments dont le rôle varie selon qu’ils supportent les ailes ou les pattes. La face ventrale de chacun porte une paire de pattes ; les ailes sont fixées sur les côtés du méso- et u métathorax. Quand une paire d’ailes fait défaut, la seule qui reste est celle du mésothorax. Cependant, les ailes peuvent être atrophiées ou absentes. Le prothorax, toujours dépourvu d’ailes, présente souvent une formation particulière, par exemple une collerette. Chez les coléoptères et les punaises, sa partie supérieure (pronotum) ou corselet, très développée, a une coloration ou une forme particulière.

Les pattes (voir dessin) comprennent normalement la hanche (coxa), le trochanter, le fémur, le tibia et le tarse (comprenant à l’origine cinq articles et terminé par des griffes). Certaines parties peuvent être atrophiées ou absentes. Les pattes peuvent porter des appendices (épines, éperons) et leur forme varie beaucoup selon leur fonction. Le type le plus primitif est celui des pattes qui servent à sauter (sauterelles, criquets, cicadelles) : fémur et hanches sont très développés. Les pattes antérieures qui servent à fouir sont transformées en pelles, celles qui servent à capturer des proies ont des pointes (mantes).  Celles des coléoptères aquatiques sont transformées en rames. Les pattes portent de nombreux organes olfactifs et auditifs. Elles peuvent servir à la production de sons en frottant l’une contre l’autre, contre les flancs ou les ailes. Ces émissions sonores ont une fonction sociale à l’intérieur de l’espèce.

Les insectes différents des autres arthropodes par la possession d’ailes qui manquent seulement chez les espèces primitives et par atrophie au cours de l’évolution chez d’autres groupes. Le plus souvent, cette disparition est liée à une spécialisation comme par exemple chez les poux et les puces qui sont parasites, ou à un genre de vie particulier comme chez certains papillons. Dans ce cas, leur absence est compensée par d’autres adaptations. Il arrive que les ailes ne soient présentes que chez certaines génération (exemple : pucerons) ou chez certains stades du développement et de façon provisoire (femelles de fourmis et de termites). Les dimensions des ailes peuvent varier selon les conditions ambiantes (criquets migrateurs). Enfin les mâles et les femelles d’une même espèce peuvent différer par la forme des ailes et leur présence ou absence.

Les ailes ne sont pas des appendices mais des extensions latérales du thorax. Elles comportent deux téguments soutenus par des nervures situées entre eux. Certaines nervures renferment un tube (trachée). Les nervures ont une disposition caractéristique ; certaines, longitudinales, sont reliées par d’autres, transversales. Selon leur situation, elles portent un nom particulier (voir dessin ci-dessous).

La nervation (nombre et agencement des nervures) présente de nombreuses variations dans les différents groupes d’insectes. Elle a une grande importance pour l’identification. Le nombre des nervures longitudinales est souvent réduit alors que des nervures transversales supplémentaires délimitent des espaces appelés cellules dont le nom dérive de celui des nervures qui y aboutissent.

Les ailes membraneuses de type primitif sont translucides, parfois colorées et pourvues de soies. On les trouve chez les hyménoptères, diptères, planipennes, odonates, éphéméroptères et d’autres encore. Chez les lépidoptères, la surface des ailes est recouverte d’écailles disposées comme des tuiles et dont la couleur et la disposition varient énormément. Ces écailles peuvent manquer. Chez les phryganes elles sont remplacées par des poils. Les diptères n’ont qu’une seule paire d’ailes membraneuses, la paire postérieure étant transformée en balancières (haltères) qui servent de stabilisateurs pendant le vol. les ailes postérieures manquent également chez d’autres insectes, par exemple de nombreux éphémères et coléoptères.

Chez d’autres groupes, les ailes postérieures membraneuses sont recouvertes, au repos, par des ailes antérieures modifiées ayant une fonction protectrice. La structure des ailes normales peut être encore visible comme chez les orthoptères et les blattes ; dans ce cas on les appelle tegmina ; ou bien, la structure typique n’est plus visible comme chez les coléoptères et les perce-oreilles et on les appelle élytres. Un type intermédiaire existe chez les punaises où la moitié interne des ailes antérieures est épaissie, la moitié externe étant encore membraneuse, ce sont des hémélytres, d’où le nom d’hémiptères donné à l’ordre chez lequel ils existent.

Enfin, mentionnons que chez les mâles des strepsiptères, la paire d’ailes antérieures est atrophiée. La surface des ailes (toutes petites) des thysanoptères est fortement accrue par une frange de longs poils fins.

La forme des ailes et leur mobilité conditionnent les capacités voilières de l’insecte. Les insectes qui volent assez lentement ou qui planent ont généralement de larges ailes alors que ceux qui volent rapidement ont des ailes étroites et longues, comme chez les libellules dont les ailes antérieurs et postérieures battent séparément, ce qui leur permet de faire du vol sur place comme un hélicoptère. De nombreux diptères, hyménoptères et quelques papillons (sphinx) pratiquent aussi le vol stationnaire.

Chez les insectes qui ont quatre ailes, les antérieurs et les postérieurs sont couplées de différentes façons de telle sorte qu’elles battent ensemble. En règle générale, les ailes postérieures sont plus petites que les antérieurs alors que chez les libellules où cette synchronisation n’existe pas, les quatre ailes ont des dimensions presque équivalentes. Les tout petits insectes aux ailes velues ou longuement frangées, tels les thysanoptères et certains papillons, battent les ailes lentement et d’autres comme les pucerons n’utilisent les leurs que pour se maintenir dans l’espace car ils sont entraînés par les courants aériens.

Les capacités voilières ne sont pas toujours en relation directe avec la fréquence et la longueur des déplacements. Ainsi, les insectes qui volent bien franchissent rarement de grandes distances alors que des espèces peu douées pour le vol vont souvent très loin et profitent des courants d’air. Il en résulte que la répartition des espèces dépend généralement davantage de leur valence écologique, c’est-à-dire de leur aptitude à s’adapter aux conditions ambiantes, que de leurs facultés voilières.

Au repos la position des ailes varie selon les espèces. Souvent, elles sont rabattues en arrière mais elles peuvent aussi être pliées comme un toit ou se recouvrir horizontalement (phryganes, certains papillons, cicadelles et beaucoup d’autres). De nombreux éphémères et les papillons de jour les redressent verticalement au-dessus du corps. Chez les espèces où les ailes antérieurs et postérieurs n’ont pas la même forme, ces dernières sont souvent cachées et repliées sous les autres de façon très compliquée. Leur pliage et leur déploiement sont plus ou moins rapides. Cela est particulièrement net chez les perce-oreilles et les coléoptères, notamment les staphylins.

 

L’abdomen comprend une série de segments homologues qui forment un cylindre. Il est mou et recouvert par les élytres ou protégé par des plaques dorsales (tergites) et ventrales (sternites) chitinisées. C’est seulement chez les insectes primitifs que l’abdomen porte des appendices spéciaux. Ainsi, les collemboles ont un dispositif saltatoire (servant au saut), les éphémères ont deux ou trois filaments caractéristiques et les perce-oreilles possèdent des cerques en forme de pinces. Chez les libellules et les orthoptères, des appendices analogues servent à la copulation. Chez de nombreux insectes femelles les organes externes de la reproduction (genitalia) comprennent un ovipositeur, organe de ponte dont l’origine n’est pas toujours le même. L’ovipositeur (ou oviscapte) facilite la ponte dans la terre, les tissus végétaux ou le corps d’un autre animal (insectes parasites). Il est parfois très volumineux (par exemple chez les orthoptères) alors que chez les hyménoptères il a souvent l’aspect d’une tarière fine et longue. Il est très fréquemment caché à l’intérieur du corps et n’est sorti qu’au moment de la ponte (exemple chez de nombreux papillons). Chez les hyménoptères, l’ovipositeur des femelles peut être transformé en aiguillon associé à une glande à venin et dans ce cas c’est un organe défensif ou destiné à paralyser.

L’extrémité de l’abdomen des femelles possède un ou deux orifices génitaux dont la disposition est caractéristique pour chaque groupe d’insectes. Les organes sexuels externes des mâles (genitalia) dérivent pour parti de pattes abdominales et servent généralement à maintenir la femelle pendant la copulation. Leur structure a une grande importance pour l’identification de nombreuses espèces mais cela suppose généralement un examen à l’aide d’un microscope (par exemple chez les papillons). En général, ils sont cachés dans le corps.

Le système nerveux comprend, entre autres, une chaîne de ganglions situés du côté ventral et qui prend fin, dans la tête, par un cerveau résultant de la fusion de plusieurs d’entre eux. L’appareil circulatoire se compose d’un vaisseau sanguin situé dorsalement et qui comprend une partie pulsatile appelée cœur. Enfin, le tube digestif, plus ou moins long, se trouve au centre du corps et l’on y distingue un intestin antérieur (région buccale, œsophage, jabot), un intestin moyen (estomac) et un intestin postérieur. L’appareil respiratoire communique avec l’extérieur par des ouvertures appelées stigmates, visibles à la surface du corps. Il comprend des tubes (trachées) qui se ramifient dans les différents tissus. La disposition des stigmates a de l’importance pour la classification. Le fonctionnement des tracées diffère de celui des poumons et des branchies et son efficacité est moindre. Chez les insectes qui volent bien, les trachées communiquent avec des poches appelées sacs aériens.

Le corps des insectes est recouvert par une cuticule qui, par endroits, s’épaissit en sclérites rigides. La cuticule protège le corps, lui donne sa forme et sert de squelette externe (exosquelette), sur lequel s’insère la musculature. Les mouvements sont possibles grâce à des membranes souples situées à la jonction des différents segments. La partie la plus profonde de la cuticule se compose essentiellement de chitine, polysaccharide analogue à la cellulose par sa composition. La couche externe de la cuticule contient de la sclérotine, substance cornée. La cuticule peut être très épaisse et résistante ou très fine. Au cours de l’évolution sa forme et sa fonction ont varié à l’infini. Outre sa fonction protectrice la cuticule sert de support aux pigments et structures responsables des couleurs, qui ont une grande importance dans la vie des insectes. Les couleurs servent de signaux sociaux, peuvent avoir une action répulsive vis-à-vis des prédateurs ou camouflent l’insecte. Elles sont dues à des pigments déposés dans la partie superficielle de la cuticule ou au-dessous, ou bien à des phénomènes physique (interférences) qui produisent les tonalités irisées.

En dehors d’expansions simples comme les épines, la cuticule des insectes porte aussi des poils, soies, écailles et de petits organes sensoriels (sensilles). Ceux-ci ont l’aspect de poils, papilles ou fossettes ; leur fonction est tactile, olfactive, auditive ou gustative. Ils peuvent être répartis sur le corps tout entier, même sur les pattes. La surface de la cuticule est recouverte d’une couche cireuse qui assure l’imperméabilité et limite les pertes en eau. La cuticule des insectes a l’inconvénient d’être rigide : une fois formée, elle n’est pas extensible et l’insecte ne peut la remplacer qu’à l’issue d’une mue (ecdysis). Celle-ci lui permet de grandir ou de renouveler son tégument usé.