Pourquoi les insectes sont attirés par la lumière ?

Depuis des milliers d'années, l'Homme a observé que les insectes volants sont attirés par les flammes des lampes et des bougies la nuit et, à un moment donné, il s'est rendu compte que l’utilisation de la lumière pouvait nous aider à contrôler la population de ces insectes. Dès l'époque romaine, on trouve des traces de lampes utilisées la nuit pour protéger les ruches d'abeilles en attirant et en piégeant les fausses teignes. Un piège presque identique a été utilisé dans les années 1500, et l'un des premiers brevets américains a été délivré en 1847 pour une ruche intégrant un piège lumineux.

Les pièges lumineux à insectes ne sont donc pas nouveaux, mais personne ne savait pourquoi les insectes volants étaient attirés par la lumière. Vous pensez peut-être que cela n'a pas d'importance, mais comment pouvons-nous concevoir le piège lumineux à insectes le plus efficace pour piéger les insectes nuisibles, si nous ne savons pas pourquoi la lumière nous aide à les capturer ? 

Le piégeage des insectes nuisibles pour éviter la contamination et la perte de produits alimentaires est essentiel pour de nombreuses entreprises, notamment les restaurants, les entreprises de transformation alimentaire, de vente au détail et de stockage des denrées alimentaires. Enfin, après des milliers d'années d'exploitation du phénomène de la lumière sur les insectes, nous pensons avoir trouvé une réponse.

Que voient les insectes ?

Les insectes possèdent dans leur corps plusieurs types de cellules photosensibles qui leur donnent une vision de l'environnement différente de celle des mammifères.

Yeux composés

La plupart des insectes adultes ont des yeux composés, un de chaque côté de la tête, constitués de 100 à 1000 minuscules structures cellulaires hexagonales allongées appelées ommatidies. Chacune d'entre elles recueille une image simple d'une petite partie de l'environnement et, lorsqu'elles sont combinées dans le cerveau de l'insecte, forment une image en mosaïque sur un grand angle de vision.

Selon les espèces d'insectes, les ommatidies contiennent de 1 (papillons Heliconius, moustique Aedes albopictus) à 15 (Graphium sarpedon, une espèce de papillon) types de photorécepteurs de couleur, qui détectent différentes gammes de longueurs d'onde de la lumière. Certaines espèces de papillons peuvent détecter jusqu'à 10 gammes de couleurs, avec des pics de sensibilité répartis sur l'ensemble du spectre, de la lumière proche de l'UV au rouge. Cela signifie que certains des photorécepteurs (des insectes en possédant 15) pourraient être redondants ou détecter les mêmes longueurs d'onde, mais aussi avoir d'autres fonctions, comme la détection d'intensités différentes.

Les insectes nuisibles les plus courants, les mouches domestiques et les mouches des fruits, possèdent cinq photorécepteurs de couleur, dont deux détectent les UV proches (UVA) et un respectivement pour les longueurs d'onde bleues, cyans et vertes. Les insectes volants dotés d'une vision UV sont davantage attirés par les UV que par la lumière visible. De nombreuses espèces d'insectes ne voient pas les UV et certaines n'ont qu'un seul photorécepteur, ce qui les limite à une bande étroite de lumière visible. Comme la lumière du jour contient des niveaux élevés d'UV, on pense que leur préférence pour cette lumière est due à leur attirance pour les espaces ouverts et lumineux et à leur éloignement des endroits sombres. Aucun insecte ne peut voir les UV inférieurs à environ 300 nm, car la chitine dont leur corps et leurs lentilles oculaires sont constitués absorbe les UV de longueurs d'onde plus courtes. Cela permet de concevoir des pièges à lumière pour les insectes et de s'assurer que la lumière UV utilisée est sans danger pour l'homme.

Les yeux des insectes sont très bien adaptés à la détection des mouvements. Les milliers d'ommatidies disposées sur un grand angle permettent de détecter les mouvements tout autour de l'insecte. Combinée aux circuits neuronaux du cerveau de l'insecte, qui traitent les informations visuelles provenant des ommatidies à une fréquence élevée, cette capacité permet aux insectes de réagir plus rapidement aux différents mouvements que les humains.

Les yeux des insectes nocturnes sont également très bien adaptés à la vision nocturne. Leurs yeux sacrifient les détails au profit de la sensibilité à la lumière, grâce à leur capacité à capter et à traiter les photons plus efficacement. Ils peuvent manœuvrer dans des environnements complexes et distinguer les couleurs la nuit à des niveaux de luminosité qui paraîtraient sombres à l'homme. Ils peuvent également analyser la configuration de la lumière polarisée autour de la lune pour la navigation.

Ocelli

Il s'agit d'yeux simples que l'on trouve chez de nombreux insectes adultes, généralement sur le dessus ou l'avant de la tête. Ils ne forment pas d'image mais perçoivent la luminosité et la direction de la lumière. On pense qu'ils aident les insectes à maintenir la stabilité de leur vol et à se diriger en utilisant la position du soleil.

Photorécepteurs sensibles à la polarisation

On les trouve dans certaines ommatidies d'insectes, dans les régions dorsales ou ventrales de leurs yeux. Ils sont spécialisés dans la détection de la lumière du ciel, la distinguant de la lumière réfléchie et aidant les insectes à s'orienter et à naviguer en utilisant le schéma de polarisation du ciel.

Photorécepteurs extra-oculaires

Il s'agit de cellules sensibles à la lumière situées sur d'autres parties du corps de l'insecte, comme les antennes, l'abdomen ou les pattes. Elles perçoivent l'intensité et la longueur d'onde de la lumière et joueraient un rôle dans la régulation des rythmes circadiens et de la température corporelle.

Anciennes théories expliquant pourquoi les insectes sont attirés par la lumière

• La vision des insectes a évolué pour les aider à survivre dans leur environnement et, pour les insectes volants, les compétences nécessaires à la survie requièrent des capacités plus complexes. La vision aide les insectes à trouver des sources de nourriture, comme les feuilles et les fleurs, à utiliser des indices visuels, y compris la lumière polarisée, pour s'orienter et naviguer, à détecter les abris et les points de repère, à trouver et à choisir un partenaire, à détecter les prédateurs et à leur échapper, et à trouver le meilleur endroit pour pondre leurs œufs.
• Diverses théories ont été proposées depuis des années pour expliquer le phénomène de rassemblement des insectes autour des lumières artificielles la nuit :

• Navigation à l'aide d'objets célestes. Les insectes nocturnes utilisent la lune et les étoiles pour se diriger la nuit en les maintenant à un angle spécifique par rapport à leur trajectoire de vol, et les lumières artificielles, dont ils peuvent s'approcher, les déroutent. Cela explique pourquoi ils semblent tourner autour des lampes.
• Comportement alimentaire. Les papillons de nuit et autres insectes qui volent la nuit peuvent associer la lumière à des longueurs d'onde qui les attirent à leurs sources de nourriture, telles que les fleurs.
• Se réchauffer. Certains insectes peuvent être attirés par des sources de chaleur, émises par les anciennes sources de lumière artificielle - mais les LED émettent évidemment beaucoup moins de chaleur.
• Fuir un danger. Les insectes se dirigent vers la lumière pour échapper aux prédateurs qui peuvent se cacher dans des zones sombres comme le feuillage des plantes.
• Réponse à l'espace ouvert. La plupart des insectes volants sont attirés par les espaces ouverts et lumineux et s'éloignent des endroits sombres. Ils ont ce que l'on appelle une réponse phototactique positive et montrent une préférence pour la lumière UV, dont les niveaux sont élevés dans la lumière du soleil.
• Aveuglés par la lumière. Les yeux des insectes sont sensibles aux faibles niveaux de lumière qui existent la nuit et la lumière artificielle les aveugle, ce qui les pousse à s'écraser contre la lumière ou les objets qui se trouvent à proximité.

• Certaines de ces explications ne sont que des suppositions, tandis que d'autres sont basées sur des recherches sur le comportement des mouches.

Est-ce la véritable raison pour laquelle les insectes sont attirés par la lumière artificielle ?

Une nouvelle recherche publiée en 2023 a utilisé des caméras à grande vitesse pour filmer des insectes en vol qui réagissaient à différentes sources de lumière artificielle dans des conditions de faible luminosité ambiante. Cette étude a été réalisée en laboratoire dans des conditions contrôlées et dans une forêt tropicale du Costa Rica. Les insectes étudiés comprenaient des libellules, des papillons, des papillons de nuit, plusieurs espèces de mouches et des abeilles.

Lorsqu'une lumière UV diffuse était projetée par le haut dans un récipient en laboratoire, les abeilles et les mouches s'envolaient vers le haut en vol stable, comme dans un vol de fuite normal. Lorsque la lumière UV diffuse était projetée par le bas, aucun des deux types d'insectes n'était capable de voler normalement. Ils se sont inclinés et renversés, ce qui les a fait s'écraser sur le sol. Ce phénomène ne s'est pas produit lorsque les mouches ont été testées avec de la lumière blanche, il s'agit donc d'un effet propre à la lumière UV diffuse - pour les espèces de mouches utilisées dans l'étude. En revanche, cela n'a pas affecté les drosophiles, qui peuvent voir des longueurs d'onde UV similaires à celles des autres mouches, sans que l'on sache pourquoi !

Le même effet de culbute et d'écrasement avec la lumière UV sous le vol des insectes a été observé dans la forêt tropicale du Costa Rica, et un vol normal a été observé lorsqu'il était éclairé par le haut. Cela montre que ce comportement est dû à la perturbation de la perception du haut et du bas par les insectes du fait que la lumière UV se trouve en dessous d'eux et non dans le ciel.

La photographie à grande vitesse a montré que les insectes inclinent leur corps vers des sources lumineuses ponctuelles proches la nuit, ce qui les fait voler orthogonalement (à angle droit), de sorte qu'ils finissent par tourner autour des sources lumineuses. Cela explique le comportement des insectes nocturnes qui se rassemblent autour d'une source lumineuse.

Bien que cela réponde à certaines questions sur le comportement des insectes face à la lumière artificielle, il y a encore beaucoup de choses que nous ne savons pas et que nous ne pouvons pas expliquer sur les remarquables capacités visuelles des insectes. Mais ces connaissances nous aideront probablement à trouver des moyens plus efficaces d'attraper les insectes nuisibles.