A53 Déshydratation accélérée

Topique

Les insectes soumis à un stress thermique perdent beaucoup plus d'eau que naturellement, car cette déshydratation accélérée résulte de deux effets simultanés : d'une part, la perméabilité de la cuticule augmente avec la température ; d'autre part, la pression de vapeur, qui favorise l'évaporation de l'eau, augmente également.

Le premier de ces effets se produit au sein même de la cuticule : lorsque la température s'élève, la perméabilité de celle-ci augmente de façon exponentielle, conformément à la loi d'Arrhenius, principalement parce que la cire épicuticulaire qui recouvre l'insecte fond et devient moins efficace pour empêcher la perte d'eau à travers la cuticule.

Le second effet, indépendant du premier, se produit dans l'air ambiant : lorsque la température augmente, la pression de vapeur saturante de l'air augmente également, selon l'équation d'Antoine, et cette augmentation amplifie le gradient de vapeur entre l'intérieur humide de l'insecte et l'air extérieur, accentuant ainsi la perte d'eau.

Ces deux effets sur l'insecte ne s'additionnent pas, mais se multiplient : l'augmentation de la perméabilité de la cuticule et l'accroissement du gradient de vapeur agissent simultanément sur la même perte d'eau. Cette combinaison multiplicative signifie que la perte d'eau de l'insecte à 40 °C peut être de dix à cent fois supérieure à celle observée à 20 °C.

Cette perte d'eau accélérée réduisant l'eau extracellulaire disponible, les cellules de l'insecte subissent un rétrécissement osmotique progressif. Lorsque le volume de ces cellules descend en dessous d'un volume critique, proche de 60 % du volume initial, les membranes cellulaires s'affaissent de façon irréversible.

La proximité d'un insecte avec l'affaissement cellulaire dépend largement de son habitat : les insectes vivant en milieu aride possèdent une cuticule à très faible perméabilité, grâce à des cires épicuticulaires plus résistantes, et peuvent tolérer une perte d'eau allant jusqu'à la moitié de leur masse corporelle avant d'atteindre ce point critique, tandis que les insectes vivant en milieu humide peuvent mourir avec une perte d'eau d'un cinquième seulement de leur masse corporelle. En combinant le taux de perte d'eau de l'insecte dû à ces deux facteurs et la fraction de cette perte que l'insecte peut tolérer en fonction de son environnement, on peut calculer le temps nécessaire à la déshydratation mortelle – le paramètre clé pour prédire la vulnérabilité de chaque espèce d'insecte face à une vague de chaleur combinée à une faible humidité.

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