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Comment les abeilles apprennent du sol au plafond !

 

Tout comme l’homme, l’abeille se sert de sa vision pour retrouver son chemin. Précisément, l’abeille mémorise certains défilements optiques pour suivre une paroi, c’est à dire le sol, voire le plafond, et cela dans le but de contrôler son altitude et de retrouver le chemin de sa source de nectar. C’est ce que viennent de démontrer Geoffrey Portelli, Julien Serres et Franck Ruffier, spécialistes de Biorobotique à l’Institut des Sciences du Mouvement. Ces travaux ont été publiés le 23 août 2017 dans la revue Scientific Reports.

 

Pour arriver à ces résultats, les chercheurs ont tout d’abord appris aux abeilles à entrer dans un tunnel soit par une porte située au niveau du sol, soit au niveau du plafond. Pour la première fois, il a pu ainsi être observé que les abeilles sont capables de contrôler leur altitude en suivant le plafond de la même manière qu’elles contrôlent leur altitude en suivant le sol.

Sur la base de ce premier résultat, les chercheurs ont ensuite cherché à savoir si les abeilles continueraient à suivre le plafond si on changeait subitement la configuration du tunnel. Pour ce faire, ils ont créé, entre deux trajets consécutifs, un décroché dorsal en enlevant un petit faux-plafond, soit un changement abrupt de la hauteur du tunnel. Malgré ce changement soudain de géométrie du tunnel, les abeilles continuaient à suivre la même paroi, y compris le plafond, à la même distance que celle précédemment observée, que ce soit le sol ou le plafond.

Enfin, pour mieux comprendre quels sont les indices mémorisés, les chercheurs ont forcé les abeilles à utiliser l’autre entrée du tunnel. Ayant appris à suivre le plafond ou le sol par une première entrée, les abeilles étaient contraintes à emprunter l’entrée alternative dans cette nouvelle expérience. Encore une fois, les abeilles rétablissaient le suivi du plafond ou du sol à une distance comparable à celle observé pendant l’entrainement en utilisant une répartition de flux optique également comparable. Ces flux optiques sont les indices visuels générés par le sol ou par le plafond lorsque l’abeille se déplace, c’est à dire le flux d’images du sol ou du plafond qui défile dans le champ visuel des abeilles.

Pour contrôler leur altitude, les abeilles utilisent leur vision du mouvement et leur mémoire. Plus précisément, les abeilles utilisent ces défilements optiques dans et autour de la direction de la paroi suivie : c’est cette répartition des défilements optiques qu’elles ont appris durant l’entrainement, qu’elles mémorisent et qu’elles rétablissent pour suivre soit le plafond, soit le sol.

Ces travaux de recherche nous éclairent sur les indices visuels que l’abeille utilise et mémorise pour retrouver le chemin de sa source du nectar. Ce sont ces mêmes indices visuels que ces chercheurs en Biorobotique utilisent sur les microrobots aériens qu’ils ont mis au point, pour contrôler leur altitude et naviguer à l’intérieur des bâtiments, à savoir le défilement optique des parois, appelé aussi flux optique qui est mesuré en degrés par seconde à l’aide de petites rétines artificiels.

Ces travaux illustrent un double enjeu, fondamental et appliqué, de cette science innovante, appelée la Biorobotique. Pour arriver à de tels résultats, les chercheurs ont conduit une patiente analyse chez l’animal. La reconstruction robotique menée en parallèle permet d’étayer les grandes idées de ces petits insectes volants, idées d’abord perçues de manière confuse pour ensuite en découvrir toute leur ingéniosité grâce à une itération entre biologie et robotique.

 

Figure 1: Malgré l’insertion soudaine d’un décroché dorsal dans le tunnel entre 2 vols consécutifs, les abeilles continuent à suivre la même paroi à la même distance que précédemment appris, que ce soit le plafond (A) ou le sol (B).

© Geoffrey Portelli, Julien Serres, Franck Ruffier


 

Figure 2: Malgré leur passage par une entrée différente de celle précédemment utilisée durant l’apprentissage, les abeilles continuent à contrôler leur altitude à des distances et des flux optiques du plafond (A) ou du sol (B) comparables de celles précédemment observées : elles utilisent la répartition des flux optiques dans et autour de la direction de la paroi suivie.

© Geoffrey Portelli, Julien Serres, Franck Ruffier


 

En savoir plus

Contact chercheur

  • Franck Ruffier
    Institut des Sciences du Mouvement
    CNRS UMR 7287 – Aix-Marseille Université
    CP910
    163 avenue de Luminy
    13288 Marseille Cedex 09

    04 91 26 61 78

     

 

Mise en ligne le 23 août 2017
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