Auteur/autrice : Élodie Plassat

Alors que les drones utilisent généralement des accéléromètres pour estimer la direction de la gravité, la façon dont les insectes volants y parviennent était jusqu’à présent entourée de mystère, car ils n’ont pas de sens spécifique de l’accélération. Dans cette étude, une équipe européenne1 de scientifiques menée par l’Université de Delft aux Pays Bas et impliquant un chercheur du CNRS a montré que les drones peuvent évaluer la gravité, en utilisant conjointement la détection visuelle du mouvement et la modélisation de leurs déplacements.

Pour élaborer ce nouveau principe, les scientifiques se sont intéressés au flux optique, c’est-à-dire à la façon dont un individu perçoit le mouvement relatif à son environnement. C’est le mouvement visuel qui défile sur notre rétine lorsque l’on se déplace. Par exemple, quand on est dans un train, les arbres à côté des rails passent plus vite que des montagnes lointaines. Le flux optique seul n’est pas suffisant pour qu’un insecte soit en mesure de connaitre la direction de la gravité.

Cependant, l’équipe de recherche a découvert qu’il leur était possible de retrouver cette direction en combinant ce flux optique avec une modélisation de leur mouvement, c’est-à-dire une prédiction de leurs déplacements. Les conclusions de l’article montrent qu’avec ce modèle, il était possible de trouver la direction de la gravité dans presque toutes les situations, sauf dans quelques rares cas spécifiques comme lorsque le sujet est complètement immobile.

Lors de vols parfaitement stationnaires, l’impossibilité de retrouver la direction de la gravité va déstabiliser un instant le drone et donc le mettre en mouvement. Cela permet au drone de retrouver la direction de la gravité à l’instant suivant. Ces mouvements génèrent ainsi de légères oscillations, ce qui rappelle le vol des insectes.

Utiliser ce nouveau principe en robotique pourrait permettre de relever un défi majeur auquel la nature a également dû faire face : comment obtenir un système entièrement autonome tout en limitant la charge utile. Les futurs prototypes de drones se verraient allégés en se passant d’accéléromètres, ce qui est très prometteurs pour les plus petits modèles de la taille d’un insecte. Si cette théorie peut expliquer comment les insectes volants déterminent la gravité, reste à vérifier qu’ils utilisent effectivement ce mécanisme. De nouvelles expériences biologiques spécifiques sont nécessaires. Une équipe de chercheurs européens a établi un nouveau principe qui expliquerait comment les insectes volants déterminent la direction de la gravité, sans utiliser d’accéléromètres. Ces résultats constituent une étape importante dans la création de minuscules drones autonomes. Comment les insectes volants et les drones peuvent-ils discerner le haut du bas ? pour prouver l’existence de ces processus neuronaux difficiles à observer en vol. Cette publication montre comment la synergie entre la robotique et la biologie peut conduire à des avancées technologiques et à de nouvelles voies pour la recherche biologique.

 

Source : CNRS

Photo : Shutterstock

 Au cours de leurs observations, les scientifiques ont quantifié les comportements de recherche de nourriture et de danse à l’intérieur de la ruche des abeilles butineuses. Ces danses leur permettent d’avertir leurs congénères et de signaler la présence de sources de nourriture attirantes. L’équipe a mesuré les niveaux de dopamine dans le cerveau des butineuses pendant différentes phases de ces comportements. Elle a aussi interféré avec la signalisation dopaminergique cérébrale en utilisant des outils pharma–cologiques, et a analysé les conséquences de cette interférence sur le butinage et le comportement de danse.

Dans un contexte naturel, l’activation du “wanting” (c’est-à-dire la motivation à obtenir la récompense) se fait quand l’abeille décide de quitter la ruche vers une source alimentaire connue. Avant même de voir cette source, elle quitte la ruche “véhiculée” par des niveaux importants de dopamine qui sous-tendent sa motivation alimentaire accrue. Quand l’abeille atteint la source de nourriture et ingère la récompense, les niveaux de dopamine descendent. Or, de retour dans la ruche et lors des danses réalisées pour recruter des congénères vers la source exploitée, les niveaux de dopamine augmenteront à nouveau. Ainsi, la danse des abeilles n’est pas seulement un processus automatique permettant à une butineuse de transmettre des informations vectorielles (distance et direction) sur une source de nourriture, c’est également un processus qui conduit à l’évocation de souvenirs appétitifs et donc à une augmentation motivationnelle liée à l’expérience individuelle.

Les résultats montrent que le cerveau des abeilles butineuses est doté d’un système motivationnel dépendant de la dopamine qui s’active de manière transitoire lorsqu’elles sont en quête de nourriture et quand elles évoquent, lors de la danse, les propriétés attirantes de leur source alimentaire. De même, les abeilles soumises à l’inanition verront ainsi une augmentation de leur motivation alimentaire et donc de la signalisation dopaminergique. Des abeilles plus motivées, avec des niveaux de dopamine accrus, montreront aussi de meilleures performances d’apprentissage et de mémoire.

Ainsi, cette étude permet de démontrer que les insectes partagent avec les mammifères des mécanismes neuronaux communs pour coder la motivation appétitive envers des stimuli à valeur hédonique positive. Dans les deux cas, la signalisation dopaminergique est à la base d’un système de l’appétence qui les mobilise lors de la recherche de récompenses variées.

La connaissance des mécanismes neuronaux de la motivation alimentaire des abeilles permet d’imaginer des stratégies pour stimuler ou, au contraire, réduire l’activité de butinage des abeilles avec les conséquences importantes que ces manipulations pourraient avoir pour la pollinisation et pour leur survie. Pour ce faire, il est important de connaître les signaux naturels qui, à l’intérieur de la ruche, déterminent des augmentations des niveaux de dopamine et donc de la motivation alimentaire. L’équipe toulousaine explore actuellement plusieurs signaux intervenant dans la communication des abeilles qui pourraient jouer ce rôle.

 

Source : CNRS

Photo : Shutterstock

 Des animaux aident-ils à la reproduction des algues marines, comme le font les insectes sur la terre ferme ? La dispersion des cellules reproductrices, appelées gamètes ou spermaties chez les algues rouges, se fait généralement grâce aux mouvements d’eau et les scientifiques excluaient jusqu’à présent l’intervention des animaux dans ce processus.

Néanmoins, une équipe de recherche internationale menée par Myriam Valero, chercheuse du CNRS au laboratoire Evolutionary biology and ecology of algae (CNRS/Pontificia Universidad Catolica de Chile/Sorbonne Université/université australe du Chili) et à la station biologique de Roscoff (CNRS/Sorbonne Université), révèle que l’idotée, petit crustacé marin, agirait auprès d’une algue rouge, la gracilaire, comme une véritable “abeille” des mers.

C’est en nageant entre les individus que le petit animal participe à la fécondation de la gracilaire. En effet, la surface des algues mâles est parsemée de structures reproductrices produisant des spermaties entourées de mucilage, une substance collante. Au passage d’une idotée, les gamètes adhèrent à sa carapace puis sont déposés sur les thalles des femelles en cas de contact avec celles-ci, permettant ainsi leur fécondation.

Les idotées ne sont pas du tout en reste dans cette relation. En effet, les algues rouges offrent le gîte et le couvert aux petits crustacés : ils se nourrissent de petits organismes poussant à la surface des thalles et s’y accrochent en cas de forts courants. On parle d’une interaction à bénéfices réciproques pour les deux individus. C’est la première fois que la fertilisation d’une macroalgue par le biais d’un animal est mise en évidence.

Même si ces premiers résultats ne permettent pas de définir la proportion de la zoogamie dans la dissémination des gamètes par rapport aux mouvements d’eau, auparavant considérés comme étant seuls à l’origine de cette dispersion, ils apportent des connaissances inédites et insoupçonnées sur l’origine de la pollinisation. Jusqu’à présent, il était admis que ce processus avait émergé chez les plantes terrestres il y a 140 millions d’années. Mais cette découverte chez les algues rouges, vieilles de plus de 800 millions d’années, suggère que l’apparition de la fécondation par les animaux aurait pu survenir dans le milieu marin depuis bien plus longtemps. Les scientifiques souhaitent maintenant étudier de nombreuses autres questions : les idotées favorisent-elles la libération des spermaties ? Sont-elles capables de différencier les individus mâles et femelles chez les gracilaires ? Et surtout, de telles interactions existent-elles chez d’autres espèces marines ?

 

Source : CNRS

Photo : Sebastien COLIN / Max Planck Institute For Biology / Station biologique de Roscoff / CNRS / SU / CC BY-NC-SA

 Un comportement de “frappe à mains nues” vient d’être observé pour la première fois chez des gorilles de l’Ouest (Gorilla gorilla) sauvages, en République du Congo, par Shelly Masi, du Muséum national d’Histoire naturelle, Emmanuelle Pouydebat, du CNRS, Claudio Tennie, de l’université de Tübingen, et leurs collègues de la Wildlife Conservation Society. Ce geste, qui consiste à frapper deux pierres l’une contre l’autre (sans produire d’éclats), n’avait été observé jusqu’ici, dans la nature, que chez une espèce de primates non humains bien plus éloignée de notre lignée que les gorilles : les macaques japonais.

Ce comportement intéresse particulièrement les scientifiques, car la frappe à mains nues est considérée comme un prérequis à la “percussion à mains nues”, geste qui permet d’obtenir des éclats tranchants à partir de pierres. De tels éclats, qui sont soupçonnés d’avoir joué un rôle crucial dans l’évolution cognitive humaine, sont d’ailleurs parfois produits accidentellement lorsque des singes utilisent des pierres comme outils.

Les chercheuses et les chercheurs ont recensé cinq épisodes de frappe à mains nues chez deux gorilles de l’Ouest sauvages utilisant des objets ressemblant à des pierres (ici des fragments de termitière).

L’étude contribue à mettre en évidence les exigences morphofonctionnelles et cognitives de l’émergence de la production d’outils en pierre. En effet, elle montre que la frappe à mains nues fait partie du répertoire comportemental spontané de l’un des plus proches parents des humains.

Il n’en demeure pas moins que la capacité à combiner ce geste à la force et à la précision nécessaires pour produire des éclats tranchants lors de la percussion a sans doute constitué un tournant décisif dans l’évolution des homininés.

 

Source : MNHN

Photo : Luc Huyghebaert/unsplash

L’âne a transformé l’histoire de l’humanité, aussi bien en fournissant sa force pour le travail agricole, que pour le transport dans des zones parfois difficiles. Pour comprendre l’histoire de leur domestication, les équipes du Centre d’anthropobiologie et de génomique de Toulouse (CNRS/Université Toulouse 3 Paul Sabatier), ainsi que des scientifiques provenant de 37 laboratoires dans le monde, se sont mobilisés pour construire et analyser le panel de génomes le plus complet jamais étudié pour cet animal. Il contient les génomes de 207 ânes vivant aujourd’hui sur tous les continents, ainsi que ceux de 31 ânes anciens et de 15 équidés sauvages. Dans une publication parue le 9 septembre à la une de Science, les scientifiques ont révélé que l’âne aurait été domestiqué pour la première fois en Afrique, 5000 ans avant notre ère, à une période proche de laquelle le Sahara est devenu la zone désertique que nous connaissons aujourd’hui. Ce n’est qu’environ 2500 ans plus tard que l’animal a quitté son berceau Africain pour gagner l’Europe et l’Asie, et y développer des lignées qui ont, pour certaines, survécu jusqu’à aujourd’hui. Grâce à l’analyse de restes archéologiques, les chercheurs ont également pu mettre en lumière les traces d’une lignée génétique d’ânes jusqu’ici inconnue. Cette dernière vivait dans la région du Levant il y a 2000 ans. Son influence ne s’est cependant pas limitée à ce seul territoire, mais s’est étendue bien au-delà. Aujourd’hui encore, il est possible de retrouver des bribes de son patrimoine génétique à travers l’Europe de l’Est et l’Asie. Ces découvertes appellent à de nouvelles fouilles archéologiques pour retrouver le foyer initial de domestication en Afrique, ainsi qu’au séquençage d’autres génomes d’ânes anciens sur les deux rives de la Méditerranée afin de mieux saisir le rôle de cet animal dans l’histoire des échanges entre l’Europe et l’Afrique du Nord.

 

Source : CNRS21

Pour le savoir, une équipe de 62 scientifiques, issues de sept pays européens, ont suivi pendant 25 ans, 21 000 sonneurs à ventres jaunes, une espèce européenne de crapauds en danger et aujourd’hui protégée. Dans une publication parue dans la revue PNAS cette semaine, ils montrent que dans un habitat modifié par l’être humain, ces animaux ont une survie adulte plus faible, un vieillissement accéléré, et un temps de génération plus court que dans un habitat préservé. Les scientifiques ont de plus relevé une surprise : dans les habitats modifiés par l’être humain, la surmortalité des adultes est compensée par une augmentation de la reproduction, et une meilleure survie des jeunes individus. Ce mécanisme, appelé recrutement compensatoire, assure, en moyenne, la viabilité à long terme des populations. L’une des hypothèses avancées pour expliquer ce phénomène est la baisse du risque de prédation sur les têtards, induite par les perturbations humaines. Le recrutement compensatoire est un phénomène rarement observé dans la nature, et c’est la première fois qu’il est rapporté chez une espèce animale en réponse à l’intensification des activités humaines.

Les chercheurs et chercheuses nuancent cependant cette découverte en rappelant que malgré tout, près de 45 % des populations étudiées montrent des signes de déclin.

 

Source : CNRS

Une ou deux espèces chassent “en meute”, comme les araignées Anelosimus eximius, en Guyane, dont les colonies peuvent abriter plusieurs milliers d’individus de tous âges qui coexistent paisiblement dans de gigantesques toiles pouvant occuper plusieurs mètres cubes. Quand une proie tombe dans leur toile, les araignées adoptent en quelques fractions de seconde un comportement étonnant : elles synchronisent leurs déplacements en coordonnant leurs phases de mouvement et d’immobilité pour fondre ensemble sur leur cible. Elles sont ainsi capables de capturer des proies jusqu’à plusieurs centaines de fois plus grosses qu’elles.

Une équipe du Centre de recherches sur la cognition animale (CNRS/université Toulouse III-Paul Sabatier) menée par un chercheur du CNRS vient de mettre en évidence les mécanismes à l’œuvre dans cette chasse à l’unisson. Combinant travail de terrain et modélisation, leurs résultats révèlent les comportements impliqués dans la synchronisation de ces déplacements. Celle-ci repose sur une modulation des comportements de chaque araignée en fonction de l’intensité relative des signaux des proies par rapport à ceux des autres araignées : elles restent immobiles sur la toile tant que les vibrations émises par leurs congénères masquent celles émises par la proie, avant de reprendre la traque. Cette coordination accroît leur capacité à détecter les proies et à optimiser leurs performances de chasse. Ces résultats ont été publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) le 7 mars 2022.

Source : CNRS

Photo : © Raphaël Jeanson/CNRS

Les scientifiques se sont concentrés sur un aspect spécifique de ces cris : des perturbations vocales appelées phénomènes non linéaires. Ces irrégularités sont responsables de la rugosité qui caractérise les vocalisations de détresse animales, dont les cris des bébés humains. Mais affectent-elles réellement notre perception de la détresse des chiots ?

Pour étudier cela, les chercheurs ont utilisé des méthodes innovantes de synthèse sonore afin de créer des pleurs de chiots auxquels ils ont ajouté différents niveaux de phénomènes non linéaires. Ils ont joué ces stimuli acoustiques à plus de 400 auditeurs humains, dont des éleveurs canins et des vétérinaires, et leur ont demandé d’évaluer le niveau de détresse qu’ils percevaient dans ces pleurs. Ils ont constaté que les auditeurs étaient sensibles aux propriétés acoustiques des pleurs car ils percevaient des niveaux de détresse plus élevés dans des cris plus chaotiques. Ils ont également observé que les professionnels, déclarant utiliser régulièrement les pleurs des chiots pour évaluer leurs besoins, avaient développé une oreille plus fine car ils prêtaient aussi attention à des perturbations plus subtiles, appelées sous-harmoniques et bandes latérales.

Cela suggère que « notre sensibilité à la rugosité des pleurs des chiots est plus développée chez les auditeurs expérimentés qui ont régulièrement besoin d’évaluer les besoins des chiots afin d’ajuster les soins qu’ils leur prodiguent », explique Mathilde Massenet. « Est-ce que les chiots crient au loup ? Des travaux à venir pourraient évaluer si la domestication a favorisé l’utilisation de phénomènes non linéaires comme moyen d’exploiter l’attention humaine, en examinant par exemple si les louveteaux produisent aussi des cris avec un tel niveau de rugosité », commente David Reby. « En effet, ces mêmes irrégularités vocales sont également utilisées par les parents humains pour détecter la détresse et la douleur dans les pleurs de leurs bébés », ajoute Nicolas Mathevon. Cette étude fait partie d’un projet plus large visant à améliorer notre compréhension de la communication vocale chien-humain.

Il est aujourd’hui admis que le cerveau humain est organisé en réseaux fonctionnels : différentes régions cérébrales communiquent entre elles via des voies privilégiées. Ce fonctionnement se retrouve chez tous les primates ; cependant, l’humain se distingue par certaines capacités cognitives, comme une forte aptitude à la pensée abstraite. Un des réseaux les plus énigmatiques du cerveau est le “réseau du mode par défaut”. Associé à l’introspection, à la pensée sur soi et à la planification du futur, celui-ci est actif quand un sujet est au repos, sans mouvements ou sans activité cognitive particulière. Ce réseau est-il propre à l’humain ? Une équipe de recherche menée par Marc Dhenain, chercheur du CNRS au Laboratoire de maladies neurodégénératives (CNRS/CEA/Université Paris-Saclay) en association avec sept laboratoires français, canadiens et américains, a caractérisé les réseaux cérébraux de quatre espèces de primates :
l’humain, le macaque, le ouistiti et le plus petit primate du monde, le microcèbe murin. Les scientifiques ont analysé des images obtenues par IRM fonctionnelle de cerveaux de plusieurs espèces de singes. Leurs résultats montrent que le réseau du mode par défaut des humains ne se retrouve pas à l’identique chez les primates non humains étudiés.

Chez l’humain, le mode par défaut est basé sur des connexions entre plusieurs régions spécifiques, dont le cortex préfrontal médian, chargé de la manipulation de l’information, et le cortex cingulaire postérieur, agissant comme un régulateur des interactions entre les régions cérébrales. Les scientifiques ont pu observer qu’au repos ces deux régions communiquent peu entre elles chez les primates non humains étudiés. Ainsi, le mode par défaut de l’humain, caractérisé par son rôle dans l’introspection et la planification du futur, n’existerait pas à l’identique chez les primates non humanoïdes. Concernant les grands singes (gorilles, chimpanzés…), les chercheurs et chercheuses pensent que leur mode par défaut est proche de celui des humains.

Ces résultats laissent supposer que le cortex préfrontal médian et le cortex cingulaire n’ont été associés que récemment dans l’évolution des primates. Cette association aurait conduit à des propriétés nouvelles de ce réseau du “mode par défaut” chez l’humain. Cette réorganisation pourrait avoir facilité la capacité de pensée abstraite et l’augmentation des capacités cognitives aujourd’hui observée chez l’humain.

Source : CNRS

On dénombre aujourd’hui un peu plus de 10 000 espèces d’oiseaux sur la planète, et on en découvre une à cinq nouvelles par an en moyenne. Parmi les 430 espèces d’oiseaux marins, un tiers sont des pétrels, proches cousins des albatros. Comme ils sont nocturnes, discrets et nichent pour la plupart dans des îles reculées, ils restent mal connus dans l’ensemble.

Un oiseau inconnu de la famille des pétrels-tempête a été observé au large de Nouméa à partir de 2008 : son ventre rayé le distingue des autres oiseaux de cette famille, à l’abdomen blanc. Des observations régulières d’individus d’apparence identique dans la mer de Corail (à l’est de l’Australie), à partir de 2010, ont attiré l’attention des spécialistes.

D’autres indices sans lien apparent intriguaient aussi depuis longtemps les ornithologues : il s’agit de cinq spécimens de pétrels à ventre rayé , collectés il y a plus d’un siècle lors d’expéditions dans le Pacifique et répartis dans les collections de plusieurs muséums à travers le monde, qui avaient tous été identifiés à tort comme des espèces différentes.

Récemment, trois de ces spécimens ont été formellement identifiés comme étant des océanites-tempête de Nouvelle-Zélande, une espèce que l’on pensait éteinte, redécouverte en 2003. C’est d’ailleurs un de ces oiseaux qu’ont d’abord pensé observer les ornithologues au large de Noumé a, mais grâce a un travail minutieux basé sur l’étude morphologique, la génétique et l’étude des archives des muséums, les pétrels observés au sud de Nouméa et en mer de Corail ont pu être classés avec certitude comme espèce “nouvelle”, baptisée océanite de Nouvelle-Calédonie (Fregetta lineata), tout comme deux des mystérieux spécimens centenaires (l’un collecté aux Marquises en 1922, un autre aux Samoa en 1839) et un troisième collecté en 1973 sur une île du Queensland, en Australie.

Les auteurs ont apporté la preuve que l’oiseau se reproduit en Nouvelle-Calédonie puisqu’un poussin encore couvert partiellement de son duvet y a été photographié en septembre 2014. Les Marquises et Samoa représentent très certainement la zone hors reproduction d’après les dates de collecte des spécimens.

Où se reproduit Fregetta lineata exactement ? Tous les îlots du lagon sud de la Nouvelle-Calédonie ont été visités et soigneusement fouillés, avec plusieurs nuits passées sur la plupart d’entre eux, et aucun pétrel-tempête n’y a jamais été vu ni entendu. La nouvelle espèce pourrait se reproduire soit sur des îlots de la lagune de Bouloupari (non explorée), soit à l’intérieur des terres, possiblement dans la vallée de la rivière Tontouta où se reproduit une autre espèce de pétrels.

Il est maintenant essentiel de trouver ces sites de reproduction afin de prendre des mesures de protection immédiates. En effet, sur la base du nombre d’oiseaux observés en mer, la population est peut-être de l’ordre de 100 à 1000 couples et potentiellement déjà en danger critique d’extinction.

Source : CNRS