Suivre les insectes lors de leurs vols nocturnes

Suivons un instant un papillon dans son vol nocturne : alors qu’il traverse un jardin, il passe devant des fenêtres éclairées, plonge sous un arbre ombragé et traverse une route éclairée par les lampadaires et les lumières vives des voitures qui passent. Durant cette courte période de temps, l’insecte nocturne est exposé à de multiples changements brusques de luminosité. Les changements provoqués par les sources de lumière artificielle sont particulièrement importants.

Alors, comment le papillon parvient-il à se frayer un chemin dans la nuit avec succès, malgré ces défis pour son sens de la vision ? Afin de répondre à cette question et à d’autres questions connexes, Anna Stöckl, professeure junior et responsable d’un groupe de recherche Emmy Noether à l’Université de Constance, a reçu une ERC Starting Grant d’un montant de 1,5 million d’euros. Son projet « DynamicVision » se concentre sur le vol des papillons de nuit guidé visuellement.

Gérer efficacement des ressources limitées
“Nos yeux nous aident, nous les humains, à faire face aux fluctuations extrêmes de la luminosité. Par exemple, nos pupilles se contractent par réflexe dès que nous sortons de l’obscurité et entrons dans une pièce bien éclairée”, explique Stöckl. “Les yeux des insectes, cependant, ne peuvent pas s’adapter aussi rapidement. Au lieu de cela, c’est leur système nerveux qui doit faire l’essentiel de ce travail.” De manière impressionnante, ils y parviennent malgré le fait qu’ils ne possèdent qu’une fraction des cellules nerveuses d’un cerveau humain.

C’est précisément ce qui rend l’étude des insectes si fascinante : « Nous pouvons apprendre beaucoup de choses du système nerveux des insectes – par exemple, comment résoudre des problèmes informatiques complexes tout en préservant les ressources », explique Stöckl. Ceci est intéressant non seulement pour la recherche fondamentale, mais aussi pour des applications dans des domaines tels que les technologies de l’information ou la robotique.

Une infrastructure de recherche unique
Pour son projet actuel, Stöckl combinera différentes approches méthodologiques – des études neuroanatomiques à la mesure de l’activité des cellules nerveuses et à la réalisation d’expériences comportementales. De plus, elle et son groupe de recherche développeront une configuration de caméra capable de détecter les changements dans l’environnement visuel vus par un insecte volant. Les scènes enregistrées avec cette méthode peuvent être testées directement sur les neurones visuels du cerveau du papillon.

Stöckl a également accès à un centre de recherche spécial à l’Université de Constance : le Centre d’informatique visuelle des collectivités (VCC), qui abrite également le pôle d’excellence « Centre d’études avancées du comportement collectif ». “Le Hangar d’Imagerie du VCC, un laboratoire presque aussi grand qu’un gymnase sportif, nous permet, pour la première fois, d’étudier le vol des insectes à une échelle proche de celle de leur environnement naturel. Jusqu’à présent, nous étions limités à utiliser de très petits espaces pour le suivi à haute résolution du vol des papillons – mais ces données ne nous ont donné qu’un aperçu limité des stratégies de vol naturelles des animaux”, explique Stöckl.

De la perception à l’action et vice-versa
Les expériences menées dans le Hangar d’imagerie fourniront de nouvelles informations sur les stratégies comportementales utilisées par les papillons nocturnes pour optimiser leur perception sensorielle dans des conditions d’éclairage difficiles. “Le comportement naturel n’est pas à sens unique. Si les informations sensorielles sont utilisées pour contrôler les mouvements, les mouvements d’un animal ont également une influence tout aussi importante sur les informations sensorielles qui parviennent en premier lieu au système nerveux”, explique Stöckl.

Le chercheur envisage ainsi le comportement comme une boucle fermée dans laquelle s’effectuent des interactions entre l’information sensorielle, son traitement dans le système nerveux et diverses stratégies comportementales. Dans son projet axé sur le vol visuellement guidé des papillons de nuit, elle vise à comprendre comment cette interaction permet aux papillons de naviguer dans leurs environnements lumineux dynamiques.

À propos de l’ERC Starting Grant
Chaque année, l’ERC attribue des Starting Grants à de jeunes chercheurs prometteurs. L’objectif est de leur donner la possibilité de constituer et d’élargir leurs propres équipes de recherche et de faire avancer des projets de recherche à fort potentiel d’innovation.

Faits marquants:

• Anna Stöckl reçoit l’ERC Starting Grant d’un montant de 1,5 million d’euros.
• Le projet « DynamicVision » étudie le vol visuellement guidé des papillons de nuit.
• Stöckl est professeur junior et chef d’un groupe de recherche Emmy Noether à l’Université de Constance.
• Une sélection de vidéos de Stöckl dans lesquelles elle explique ses recherches est disponible sur :

Note aux éditeurs :
Vous pouvez télécharger des images ici :

Lien: https://www.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2023_EXSTRA/mit_insekten/anna_stoeckl_mit_motte.jpg
Légende : Anna Stöckl étudie le vol visuellement guidé des papillons de nuit
Image : © Elisabeth Böker, Université de Constance

Lien: https://www.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2023_EXSTRA/mit_insekten/imaging_hangar.jpg
Légende : Installation expérimentale dans le hangar d’imagerie de l’université de Constance
Image : © Elisabeth Böker, Université de Constance

Lien: https://www.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2023_EXSTRA/mit_insekten/weinschwaermer.jpg
Légende : La sphinx éléphant est l’une des espèces de papillons qu’Anna Stöckl étudie.
Image : © Elisabeth Böker, Université de Constance

Lien: https://www.uni-konstanz.de/fileadmin/pi/fileserver/2023_EXSTRA/mit_insekten/weinschwaermer_auf_pflanze.jpg
Légende : La sphinx éléphant est l’une des espèces de papillons qu’Anna Stöckl étudie.
Image : © Elisabeth Böker, Université de Constance

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