ATLANTA – La plupart des papillons ont une vie courte, planant entre des fleurs colorées pendant des semaines avant de mourir, de sorte que leur rareté laisse les scientifiques déconcertés. Le secret de la longévité de certaines espèces de papillons tropicaux est désormais révélé.
La durée de vie des papillons appartenant au genre Heliconius, qui vivent dans les forêts tropicales humides d’Amérique du Sud et d’Amérique centrale, varie considérablement. Les papillons Dione juno vivent 14 jours après avoir atteint l’âge adulte, tandis que Heliconius hewitsoni vit 348 jours, soit près de 25 fois plus longtemps.
D’autres espèces d’Heliconius vivent également incroyablement longtemps, vivant entre 106 et 277 jours, selon une étude sur le phénomène publiée mardi dans la revue. Communication naturelle. Certains scientifiques émettent l’hypothèse que la maturité d’Heliconius est due au fait qu’il ne s’agit pas d’un insecte qui consomme uniquement des glucides, comme les autres papillons, mais d’un insecte bien nourri.
Mais les raisons inconnues derrière cette longévité inattendue ont incité l’auteur principal de l’étude, Jean Mayer de l’Université Tufts à Boston, et Jessica Foley, Ph.D., chercheuse postdoctorale au Center for Human Nutrition Research des États-Unis, à approfondir ce curieux papillon.
“Nous constatons une énorme différence dans la durée de vie dans le règne animal : les tentacules adultes ne vivent qu’un jour, tandis que certaines baleines et certains requins vivent des centaines d’années”, a écrit Foley dans un e-mail. “Je m’intéresse à la base évolutive de ces types de différences de durée de vie, car elles peuvent donner un aperçu du vieillissement en bonne santé chez les humains.”
Foley et ses collègues ont découvert que même si la nutrition joue un rôle important, certains Heliconius ont développé des mécanismes anti-âge que les chercheurs doivent encore déchiffrer et qui pourraient servir de modèle pour comprendre la longévité humaine.
Développer un régime spécial
L’étude du “vieillissement extrême” du règne animal est une tâche difficile pour les scientifiques, a déclaré Foley, surtout s’ils doivent attendre des centaines d’années pour atteindre ce qui est considéré comme ancien.
Le papillon Heliconius, peu étudié, en est un parfait exemple, puisque les chercheurs ont pu suivre son cycle de vie sur une année entière. Un seul autre papillon, Myscelia cyanaris, vit plus longtemps que Heliconius, avec une durée de vie maximale de 380 jours, mais on sait peu de choses sur ses raisons.
À l’aide de données collectées dans des serres à papillons commerciales, de marquages, d’études de lâcher-recapture et d’expériences contrôlées, Foley et ses collègues ont compilé un vaste ensemble de données pour étudier les modèles d’âge et de sénescence du genre Heliconius.
Les auteurs voulaient voir si la suppression des sources de nourriture inhabituelles du régime alimentaire de ces papillons pouvait raccourcir leur vie, a-t-il ajouté.
La plupart des papillons adultes se nourrissent uniquement de nectar de fleurs et de glucides plutôt que d’acides aminés et de graisses, nécessaires à la reproduction des œufs et des embryons, qu’ils prélèvent sur le matériel végétal avant de se métamorphoser en chenilles.
“La stratégie évolutive générale consiste à se multiplier autant que possible jusqu’à ce que ces petits insectes consomment des ressources, ce qui ne prend pas beaucoup de temps”, a déclaré Foley à propos des lipides et des acides aminés. “Ils meurent généralement une fois cette ressource limitée épuisée.”
Cependant, les auteurs ont conclu que la plupart des espèces d’Heliconius sont adaptées pour se nourrir de particules même à l’état adulte, ce qui peut fournir plus d’énergie à l’insecte. Le pollen contient également des lipides, qui aident non seulement à maintenir l’énergie, mais renforcent également l’immunité.
Les auteurs ont soigneusement étudié la relation entre Heliconius et le pollen de la fleur pour découvrir ce que les papillons utilisent pour se nourrir et pour leur santé.
“Je voulais comprendre la véritable étendue de l’allongement de la durée de vie d’Heliconius et comprendre si le vieillissement physiologique ralentissait, suggérant un mécanisme de longévité même en l’absence de pollen.”
Sur les 28 espèces d’Heliconius étudiées par les chercheurs, seules six ne se nourrissaient pas de pollen et vivaient entre 14 et 98 jours. Mais les observations de l’équipe ont montré que malgré le pollen caché, les papillons Heliconius vivaient beaucoup plus longtemps que leurs parents non pollinisateurs.
Le secret de l’évolution
L’équipe a également utilisé un appareil unique pour mesurer le déclin lié à l’âge des papillons plus âgés lors d’un test de force de préhension. Ils ont créé un appareil appelé The Pullinator, un perchoir recouvert de papier de verre fixé à une base en bois légère.
“Nous l’avons mis sur une balance de laboratoire, avons remis la balance à zéro, puis avons doucement saisi le papillon par les ailes et l’avons abaissé jusqu’à ce qu’il soit perché”, a déclaré Foley. “Ensuite, nous l’avons tiré jusqu’à ce qu’il soit relâché, mais lorsque le papillon a été tiré, la balance est devenue négative et nous avons pu utiliser la lecture négative maximale pour montrer combien pesait le papillon avant de partir.”
L’espèce de papillon Heliconius hecale, qui a vécu 277 jours, a montré peu ou pas de déclin physiologique lors des tests de force de préhension, tandis que l’espèce étroitement apparentée Dryas iulia, qui ne s’est pas nourrie de pollen et a vécu 98 jours, a montré des signes de déclin lié à l’âge. L’héliconois hecale maintient le poids corporel et la fonction musculaire pendant longtemps, même sans pollen.
L’étude a révélé que de nombreuses espèces d’Heliconius qui se nourrissaient de pollen vivaient plus longtemps et présentaient un taux de sénescence plus faible, ce qui suggère que la nutrition est un facteur important. Les acides aminés dérivés du pollen aident les papillons à produire plus d’œufs de manière constante à l’âge adulte, a déclaré Foley.
Mais l’élimination complète du pollen du régime alimentaire des papillons ne semble pas avoir d’effet négatif sur leur longévité. Les chercheurs soupçonnent donc qu’ils ont évolué pour vivre plus longtemps, tout comme les insectes ont développé un régime alimentaire à base de pollen.
“Nous montrons que ces papillons ont développé des mécanismes de longévité, avec un lent déclin physiologique, ce qui en fait un excellent nouveau modèle pour étudier les mécanismes de longévité”, a déclaré Foley. “Cependant, nous ne savons pas encore quels sont ces mécanismes.”
Longévité dans le règne animal
Les collègues de Foley s’intéressent à l’étude des mécanismes mystérieux de la longévité d’Heliconius et de la cognition robuste des papillons, qui, malgré leur vieillesse, ont un gros cerveau et une bonne mémoire à long terme, a-t-il déclaré.
En étudiant les vers, les mouches et les champignons, les scientifiques ont pu mieux comprendre le fonctionnement du mécanisme du vieillissement humain. En examinant davantage d’exemples issus du monde animal, dit Foley, des solutions évolutives au problème du vieillissement peuvent être identifiées.
Le Dr Jaret S. Daniels, conservateur par intérim du Centre McGuire pour les lépidoptères et la biodiversité du Musée d’histoire naturelle de Floride, a déclaré que la nouvelle étude suggère qu’Heliconius pourrait être un groupe potentiel d’insectes à étudier pour des adaptations qui pourraient être appliquées aux humains, notamment la longévité et le ralentissement du vieillissement. Daniels n’a pas été impliqué dans l’étude.
“Cette étude renforce l’utilité de nombreux groupes d’insectes et d’organismes modèles importants dans divers domaines de recherche”, a déclaré Daniels dans un courrier électronique. “De nombreux insectes sont négligés ou sous-estimés/sous-estimés par les gens, donc des recherches comme celle-ci pourraient aider à changer ce point de vue.”
Les principales recommandations de cet article ont été élaborées à l’aide de grands modèles linguistiques et examinées par notre équipe éditoriale. L’article lui-même est uniquement écrit par des humains.