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Parutions

 

Codage spatial des couleurs dans le cerveau des abeilles

 

Pour se diriger dans l'espace et retrouver leur chemin, les abeilles utilisent les informations chromatiques renvoyées par la voute céleste. Le principe de codage des couleurs dans le tubercule optique antérieur du cerveau de ces insectes vient d'être mis à jour par une équipe du Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA, CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier) en association avec l'Université d'Arizona aux Etats-Unis. Ces travaux publiés dans The Journal of Neuroscience suggèrent que cette structure cérébrale pourrait jouer le rôle d'une boussole pour la navigation des abeilles.

 

Fourmis, abeilles, guêpes et autres insectes sont constamment obligés de revenir à leur nid malgré des déplacements de plusieurs kilomètres dans le cadre de leurs activités de butinage. Ces insectes doivent donc faire preuve d'une orientation spatiale efficace pour retrouver leur nid mais aussi les sources de nourritures qu'ils ont exploitées avec succès. Dans le cas des abeilles, il a été montré par des expériences de comportement que l'information chromatique présente dans la coupole céleste agit comme un compas de navigation.

Les abeilles ont un spectre chromatique visible qui diffère de celui des humains. En effet, leurs photorécepteurs leur offrent la possibilité de voir des couleurs entre l'ultraviolet (300 nm de longueur d'onde) et le vert-orange (650 nm), alors que le spectre chromatique des humains ne s'étend que du bleu (400 nm) au rouge (750 nm). Equipées de cet appareil visuel bien particulier, les abeilles perçoivent le soleil comme un « spot » vert, qui brille dans un ciel ultraviolet. Le vert est ainsi assimilé au soleil et l'ultraviolet à son opposé.

Mais au-delà de l'existence connue de photorécepteurs sensibles à l'ultraviolet, au bleu et au vert dans la rétine des abeilles, les corrélats neuronaux de leur boussole chromatique sont longtemps restés incompris. Dans l'article publié dans The Journal of Neuroscience, les chercheurs du CRCA et leur collaborateur américain démontrent que le tubercule optique antérieur, une structure des circuits visuels du cerveau des abeilles, remplit toutes les conditions pour agir en tant que boussole chromatique pour la navigation chez ces insectes.

Pour arriver à cette conclusion, les scientifiques ont enregistré l'activité neurale du tubercule optique du cerveau lors de la stimulation chromatique de différentes régions de l'œil de l'abeille. Il est apparu que le compartiment ventral du tubercule optique répond de manière spécifique à des stimulations ultraviolettes, car il reçoit des informations des photorécepteurs sensibles à l'ultraviolet situés majoritairement dans la partie dorsale de l'œil exposée au ciel. Au contraire, le compartiment dorsal du tubercule optique répond spécifiquement à des stimulations bleues grâce aux photorécepteurs sensibles au bleu situés majoritairement dans la partie ventrale de l'œil. En outre, les deux compartiments du tubercule répondent de façon intense aux stimulations vertes.

Les réponses enregistrées à partir des neurones du tubercule optique présentent les caractéristiques typiques des neurones codant pour la couleur. Cette étude, qui constitue la première analyse cellulaire du traitement chromatique dans le cerveau des abeilles au niveau d'ensembles entiers de neurones, rend compte de la capacité de ces insectes à réagir différemment à des informations ultraviolettes et vertes, puisque le codage spatial de ces couleurs diffère dans le tubercule optique. Cette structure cérébrale apparaît ainsi comme une boussole chromatique qui pourrait servir à la navigation des abeilles.



 

Figure : Le tubercule optique antérieur (AOTu) du cerveau de l'abeille se compose de quatre compartiments : l'unité médiane dorsale (MU-DL), l'unité médiane ventrale (MU-VL), l'unité latérale (LU) et l'unité ventro-latérale (VLU). Les deux unités principales, MU-DL et MU-VL, répondent de façon intense et équivalente à des stimulations chromatiques vertes (green) mais se différencient par leurs réponses à des stimulations ultraviolettes (UV) et bleues (blue). En effet, la sous-unité dorsale (MU-DL) est plus sensible au bleu qu'à l'ultraviolet, alors que la sous-unité ventrale (MU-VL) répond plus à l'ultraviolet qu'au bleu. © The Journal of Neuroscience (2013)


 

 

En savoir plus

  • Chromatic processing in the anterior optic tubercle of the honey bee brain, Theo Mota, Wulfila Gronenberg, Martin Giurfa, Jean-Christophe Sandoz, The Journal of Neuroscience (2013), doi:10.1523/JNEUROSCI.1412-12.2013.

 

Contact chercheurs

  • Martin Giurfa
    Centre de recherches sur la cognition animale (CRCA)
    UMR5169 CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier
    Université Toulouse III – Paul Sabatier - UFR SVT
    118 route de Narbonne
    31062 Toulouse Cedex 4
  • Jean-Christophe Sandoz
    Laboratoire évolution, génomes et spéciation (LEGS)
    UPR9034 CNRS
    Campus CNRS - Bâtiment 13
    Avenue de la terrasse
    91198 Gif-sur-Yvette Cedex

 

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