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D’accord! Sphinx colibri (Macroglossum stellatarum) en quête de nourriture en France (Sorède) Crédit : Anna Stöckl
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Sphinx colibri (Macroglossum stellatarum) en quête de nourriture en France (Sorède) Crédit : Anna Stöckl
Tout comme lorsque nous, les humains, recherchons des objets, le sphinx colibri utilise son sens visuel pour placer sa longue trompe précisément sur une fleur à la recherche de nectar, selon une étude réalisée par des biologistes de Constance.
Avez-vous déjà vu un sphinx colibri ? Lorsque les gens rencontrent ce papillon pour la première fois, ils sont généralement intrigués : ressemblant à un croisement entre un papillon et un oiseau (d’où son nom), cet animal a l’étonnante capacité de planer comme un hélicoptère pendant de longues périodes.
En y regardant de plus près, une autre caractéristique de la sphinx colibri attire rapidement l’attention : la trompe enroulée en spirale, qui est aussi longue que l’animal entier.
Le papillon utilise sa trompe pour aspirer le nectar en l’insérant par une petite ouverture dans les nectaires floraux, apparemment sans effort et en quelques secondes. “C’est comme si on essayait de frapper l’ouverture d’une canette de boisson avec une paille de deux mètres de long dans la bouche”, explique Anna Stöckl, biologiste à l’université de Constance.
Dans une étude parue dans la revue PNASelle et ses collègues ont étudié les informations sensorielles sur lesquelles les papillons s’appuient pour contrôler avec précision leur trompe.
Ils ont découvert que les animaux utilisent leur sens de la vue pour se déplacer et, si nécessaire, corriger le mouvement de la trompe en utilisant un retour visuel sur le chemin vers le nectaire, un peu comme nous, les humains, le faisons lorsque nous saisissons quelque chose avec nos mains. Cette forme complexe de contrôle des appendices était auparavant connue principalement chez les animaux dotés d’un cerveau relativement gros, comme les singes ou les oiseaux.
Vidéo d’une expérience. Différentes parties du corps d’un sphinx colibri sont suivies pendant que l’animal recherche du nectar dans une fleur artificielle. Crédit : Laboratoire Stöckl
Regarder la trompe au ralenti
Pour démontrer que ce contrôle des appendices se produit également chez les insectes, les chercheurs ont mené des expériences comportementales sophistiquées dans lesquelles des sphinx colibris ont été enregistrés avec des caméras à grande vitesse alors qu’ils s’approchaient de fleurs artificielles.
De cette façon, ils ont pu déterminer les positions exactes des corps, des têtes et des trompes des papillons avec une haute résolution temporelle pendant que les animaux recherchaient du nectar. On sait que les sphinx colibris utilisent des motifs visibles sur les fleurs, qu’ils scannent avec leur trompe pour accéder plus rapidement au liquide sucré.
L’analyse des mouvements a initialement révélé que les sphinx colibris ne peuvent déplacer leur trompe vers l’avant et vers l’arrière que d’environ un centimètre et demi, et peuvent à peine la déplacer latéralement. Pour contrôler le positionnement approximatif de la trompe dans la fleur, les animaux bougent tout leur corps en vol, tandis que les mouvements plus petits de la trompe elle-même sont utilisés pour cibler avec précision le motif de la fleur.
“Cela ressemble beaucoup à nos doigts, qui, à l’exception du pouce, peuvent principalement se déplacer vers l’avant et vers l’arrière. Néanmoins, nous pouvons effectuer des mouvements très complexes en bougeant également nos mains pour un contrôle directionnel approximatif, par exemple lorsque nous jouons du piano.” explique Stöckl.
Les cerveaux des insectes sont passés maîtres dans l’efficacité
Il existe une autre similitude avec les humains : les sphinx colibris ont besoin d’informations visuelles continues pour déplacer leur trompe précisément vers le nectaire, tout comme nous, les humains, devons garder les yeux sur nos doigts pour les diriger vers une cible lorsque nous effectuons des mouvements de main non entraînés. Si les yeux des papillons étaient couverts pour qu’ils ne puissent pas voir leur trompe, ils pourraient toujours toucher la fleur. Cependant, ils ne scannent plus leur trompe le long des motifs floraux, mais de manière aléatoire, ce qui peut prolonger la recherche de nectar.
Image unique d’une vidéo à grande vitesse des expériences. Les positions de la trompe de l’animal sur la fleur sont marquées en couleur sur une durée totale de 30 secondes. Non visible en raison des images en noir et blanc : présenté un motif de croix jaune sur fond bleu. Crédit : Laboratoire Stöckl
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Image unique d’une vidéo à grande vitesse des expériences. Les positions de la trompe de l’animal sur la fleur sont marquées en couleur sur une durée totale de 30 secondes. Non visible en raison des images en noir et blanc : présenté un motif de croix jaune sur fond bleu. Crédit : Laboratoire Stöckl
Le fait que les papillons utilisent le retour visuel pour le contrôle précis de leur trompe était quelque peu surprenant, car une telle coordination en temps réel entre ce qu’ils voient et le mouvement de leur trompe est complexe sur le plan informatique. Les insectes ont un système nerveux relativement simple avec moins d’un million de cellules nerveuses, contre près de 90 milliards dans le cerveau humain.
“Pour accomplir cette tâche, les insectes ne disposent que d’une infime fraction de la capacité de traitement de notre système nerveux humain”, explique Stöckl. C’est exactement ce qui les rend si intéressants en tant qu’organisme modèle pour la recherche sur le contrôle visuel des appendices.
“Et ce n’est pas tout. Ces petits cerveaux et leur fonctionnement efficace sont également d’excellents modèles pour la recherche appliquée, par exemple en robotique. Nous pouvons apprendre beaucoup des papillons colibris”, souligne Stöckl.
Plus d’information:
Le guidage visuel affine les mouvements de sondage d’un appendice d’insecte, Actes de la National Academy of Sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2306937121
Informations sur la revue :
Actes de l’Académie nationale des sciences
2024-01-29 23:32:16
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