Les pieuvres utilisent leur vision pour contrôler les mouvements de leurs tentacules

Les pieuvres sont connues pour leur intelligence, ce sont des animaux à corps mou qui se montrent très performants dans une variété de tâches d'apprentissage visuel et tactile. 

Pieuvre (Octopus vulgaris)

Un simple geste comme porter un téléphone à son oreille révèle en fait une grande complexité: il faut repérer l'objet visuellement, coder sa position puis commander aux muscles des mouvements coordonnés, autorisés par les articulations de l'épaule, du coude, du poignet, et qui vont conduire la main à attraper le téléphone et à la déplacer jusqu'à l'oreille. Une pieuvre, avec ses 8 tentacules extrêmement flexibles, peut se permettre tous les mouvements. Le contrôle visuel des mouvements semble alors devenir très compliqué. C'est pourquoi la plupart des biologistes pensaient que la pieuvre n'y faisait pas appel. De plus, les pieuvres échouaient dans des tâches opérantes nécessitant de combiner leur système de récompense du système nerveux central avec la connaissance périphérique de l'emplacement de leurs bras. Wells affirme notamment que pour filtrer et intégrer l'abondance d'entrées multi-sensorielles qui devraient informer l'animal de la position d'un seul de ses bras, la pieuvre devrait avoir un mécanisme de traitement exceptionnel. Or cela n'a jamais été montré dans les études électrophysiologiques qui cherchaient un tel mécanisme. 

Pourtant, des travaux récents d'une équipe de chercheurs viennent contredire cette idée. Ils ont développés un labyrinthe transparent à trois branches qui nécessitent que la pieuvre n'utilise qu'en seul tentacule pour atteindre un des trois compartiments. A chaque test, un aliment a été placé aléatoirement dans un des trois compartiments et indiqués visuellement par un disque noir. La plupart des pieuvres ont appris à associer cette marque avec la récompense alimentaire, et ont dirigé directement leur bras vers le bon compartiment. Les chercheurs ont confirmés que les pieuvres se servaient bien de leur vision en réalisant la même expérience avec un labyrinthe opaque, ce qui a donné des performances nettement inférieures. 

Une vidéo en anglais qui montre le labyrinthe et quelques essais réalisés par des pieuvres

Ils ont ainsi démontré pour la première fois que la pieuvre est capable de guider un de ses bras dans un mouvement complexe grâce à la vision. Maintenant, il reste à montrer si la pieuvre sait dès le départ comment diriger son tentacule ou si elle effectue des réajustements du mouvement au fur et à mesure. 

Source: Gutnik, T et al. (2011), Octopus vulgaris Uses Visual Information to Determine the Location of Its Arm. Current Biology, Volume 21, Issue 6, Pages 460-462

Pasteur

Hier soir vous avez peut-être suivi le docu-fiction de France 2 retraçant l'histoire de la découverte du vaccin contre la rage par Pasteur. Nous allons ici revenir un peu sur l'histoire de Pasteur et sur une partie de ses travaux.

Pasteur, né le 27 décembre 1822 à Dole, va étudier la chimie et la physique à l'Ecole Normale, ainsi que la cristallographie. Après différents postes, il est nommé en 1854 doyen de la faculté des sciences de Lille et prononcera à cette occasion une phrase qui sera souvent reprise : "Dans les champs de l'observation, le hasard ne favorise que les esprits préparés". 

Louis Pasteur

Grande figure scientifique française Pasteur va s'imposer en véritable révolutionnaire des pratiques scientifiques de son temps à travers une méthode combinant approche pluridisciplinaire, expérience et reconstitutions en laboratoire. Revenons sur quelques une de ses nombreuses découvertes :

• La fermentation

Pasteur développe les travaux des précédents chercheurs et va montrer que la levure agit bien en tant qu'être vivant, et non en tant que matière organique en décomposition, dans la fermentation du vin. Il établit que certains organismes, qu'il appellera organismes anaérobies,  peuvent vivre en absence d'oxygène libre (c'est-à-dire en absence d'air). 

Dans le cas de la fermentation alcoolique, la levure à l'abri de l'air provoque une réaction chimique qui va déboucher sur l'apparition d'alcool. Pasteur dit que "La fermentation c'est la vie dans l'air". En revanche, si la levure est placée en présence d'oxygène libre, elle se développe davantage et produit peu d'alcool. Cette inhibition de la fermentation par la présence d'oxygène libre est appelée l'effet Pasteur. 

• La réfutation de la génération spontanée

A partir de 1859, Pasteur va lutter contre les partisans de la génération spontanée selon lesquels la vie pourrait apparaître à partir de rien, et les microbes être générés spontanément. Pour ces spontéparistes, le contact avec l'air fait apparaître sur certaines substances des êtres vivants microscopiques apparaissant spontanément et non à partir d'une vie préexistante. 

Pour les adversaires de la génération spontanée, comme Pasteur, l'air amène la vie sur ces substances en véhiculant des germes d'êtres vivants.

• La pasteurisation

En 1863, les maladies du vin font de gros ravages pour le commerce et Napoléon III demande à Pasteur de chercher un remède. Il va chauffer le vin à une température de 57°C afin de tuer les germes et permet ainsi une meilleure conservation. C'est la pasteurisation. 

Mais la pasteurisation du vin ne va pas connaître un grand succès, bien qu'elle ne semble pas altérer le goût du vin, et va être abandonnée avant la fin du 19ème siècle. En revanche, la pasteurisation du lait, sous l'initiative d'un chimiste allemand, va s'implanter durablement. 

• L'antisepsie

Le chirurgien anglais Joseph Lister, après avoir lu les travaux de Pasteur sur la fermentation, comprend que les infections post-opératoires (très courantes à l'époque) seraient dues également à des organismes microscopiques. Il va laver les blessures et asperger dans l'air de l'eau phéniquée (phénol), connue pour guérir des infections chez du bétail. Il réduit ainsi considérablement les infections et la mortalité après les opérations. L'antisepsie n'est cependant pas complètement satisfaisante puisqu'elle ne prend pas en compte les germes présents sur les mains des chirurgiens ou sur les instruments par exemple. 

• L'asepsie

Pasteur veut chercher aller plus loin que l'antisepsie avec l'asepsie, et recommande aux chirurgiens de se laver les mains et de faire flamber rapidement leurs instruments pour les débarrasser des germes qu'ils portent, et qui sont plus nombreux que ceux en suspension dans l'air dont se débarrasse l'antisepsie. 

• Les vaccins et la rage

Suite à d'autres travaux sur du bétail qui montraient qu'une maladie bénigne pouvait immuniser contre une maladie proche mais grave, Pasteur va comprendre le principe du vaccin et va provoquer l'atténuation d'une souche initialement très virulente d'un virus. En 1881, lors de l'expérience de Pouilly-le-Fort, un troupeau de moutons va être vacciné contre la maladie du charbon à l'aide d'un vaccin mis au point par Pasteur et son équipe. Ce fut un succès. 

En 1885, Pasteur déclare pouvoir obtenir une forme atténuée du virus de la rage en exposant la moelle épinière de lapins rabiques au contact d'air sec. Cela permet de vacciner contre la rage par une série d'inoculations de plus en plus virulentes. Après de nombreuses expériences sur les animaux, c'est en cette année qu'il va démarrer les expérimentations sur l'homme. Après deux essais peu concluants, le premier n'ayant peut-être pas réellement la rage et l'autre ayant déjà une forme trop avancée, il va rencontrer Joseph Meister, petit berger alsacien de 9 ans mordu par un chien qui semblait avoir la rage. Jospeh reçoit 13 inoculations réparties sur 10 jours et ne développera jamais la rage. Pasteur publie ses premiers succès et son vaccin antirabique devient célèbre, les candidats affluent.

On renoncera au traitement de Pasteur et Roux, qui sera remplacé par le vaccin mis au point par Fermi en 1908 contenant un virus traité au phénol, plus efficace. 

La découverte du vaccin contre la rage était le thème principal du docu-fiction de France 2. Si cela vous intéresse un rattrapage est possible pour ceux qui ont raté la diffusion, pendant encore une semaine sur le site de VOD de France Télévision : http://www.pluzz.fr/pasteur.html.

Suite à la découverte du vaccin antirabique, l'Académie des sciences propose la création d'un établissement destiné à traiter la rage : l'Institut Pasteur est inauguré en 1888. Pasteur lui destine 3 objectifs : "à la fois un dispensaire pour le traitement de la rage, un centre de recherche pour les maladies infectieuses et un centre d'enseignement pour les études qui relèvent de la microbie". Pendant plus d'un siècle, l'Institut Pasteur a été à la pointe de la lutte contre les maladies infectieuses. 

Pasteur meurt le 28 septembre 1895, son corps sera déposé à la demande de sa famille dans une crypte de l'Institut Pasteur. 

Le risque de prédation affecte la croissance des petites mésanges charbonnières

On sait que le risque de prédation influence le comportement et le développement, et plus particulièrement chez les animaux d'élevage. Les mères peuvent être sélectionnés pour transférer de l'information sur l'intensité d'un tel risque à leurs descendants à travers ce qu'on appelle les effets maternels, et donc influencer leur développement. 

Une équipe de chercheurs de l'Université de Bern (Allemagne) s'est intéressée à cette effet maternel en manipulant le risque de prédation perçu par des femelles de mésanges charbonnières avant et pendant l'ovulation. Ils leurs ont présenté des animaux empaillés et des sons correspondant à une espèce prédatrice de la mésange (épervier d'Europe) et à une espèce non-prédatrice (grive musicienne). Les oisillons issus de ces mères exposées ont ensuite été placé avec des parents d'adoption n'ayant subi aucun traitement, afin de bien distinguer l'effet maternel des effets des soins parentaux post-éclosion. 

A gauche : épervier d'Europe (Accipiter nisus); à droite : grive musicienne (Turdus philomelos)

On observe que les petits issus de mères placées sous la (fausse) présence de prédateurs sont plus petits que les autres oisillons, mais ont un taux de croissance des ailes plus élevé et auront des ailes plus longues que les autres à la maturité. 

A gauche: jeune mésange charbonnière (Parus major) issus de mère "contrôle";
à droite: jeune issus d'une mère sous la présence de prédateurs

Les chercheurs proposent différentes explications pour ce phénomène:  

 - cela pourrait être la conséquence passive d'une forte circulation des hormones de stress chez la mère, la croissance accéléree des ailes chez les oisillons étant alors le résultat d'une croissance compensatrice.

- ou bien la croissance accélérée et la plus grande longueur des ailes à la maturité pourrait suggérer que cet effet maternel est une réponse adaptative au risque de prédation, car un poids plus léger et des ailes plus grandes sont un avantage séléctif pour échapper aux prédateurs. Dans ce cas, l'effet maternel influencerais la répartition des ressources attribuées aux différentes fonctions de croissance des jeunes. 

Ainsi, ils ont montré pour la première fois, à travers une manipulation environnementale plutôt qu'hormonale, que le risque de prédation pouvait induire des effets maternels adaptatifs chez les oiseaux.

Source : Coslovsky, M. and Richner, H. , Predation risk affects offspring growth via maternal effects. Functional Ecology, no. doi: 10.1111/j.1365-2435.2011.01834.x

Des papillons qui contribuent à la lutte contre la contrefaçon

Des chercheurs spécialisés dans les nanotechnologies de l'Université Simon Fraser (SFU) de Vancouver se sont inspirés des ailes des papillons pour mettre au point un nouveau système d'authentification des billets, des documents légaux, des visas...

Ils se sont intéressées aux ailes du papillon Morpho d'Amérique Centrale qui présentent un réseau microscopique de nano-trous interagissant avec la lumière pour produire des irisations flamboyantes. Ces nanostructures réfléchissent et réfractent les ondes lumineuses pour produire le bleu caractéristique de ce papillon, et absorbent les longueurs d'ondes indésirables.

Papillon Morpho

En reproduisant ce processus, les chercheurs ont développés des nano-trous (1500 fois plus petits que la largeur d'un cheveu humain) qui sont capables de piéger une longueur d'onde lumineuse bien précise. Ils absorbent la lumière et émettent en retour une couleur. Ainsi, plus besoin de pigment de couleur ni de colorant, On ne peut ni les copier, ni les numériser, ni les imprimer sur du papier. Cette technologie pourrait remplacer avantageusement l'hologramme, car elle est plus sûre et peut s'utiliser sur différentes surfaces (métallique, plastique, papier...). 

Une preuve qu'on peut en apprendre des animaux dans vraiment tous les domaines!

La cheiroptérophilie

Si la plupart des espèces de chauves-souris, dont nos espèces locales, sont insectivores, certaines (appartenant à la lignée des Mégachiroptères) sont frugivores et disséminent les graines par l'intermédiaire des déjections en vol, d'autres nectarivores ce qui contribue à la pollinisation croisée des plantes. Globalement de plus grande taille, les chauves-souris de ce sous-ordre sont caractérisées par leur gros yeux et leur tête rappelant celle du renard (d'où leur surnom de renards volants). Ces chauves-souris  vivent généralement dans les zones tropicales et subtropicales où elles peuvent trouver des arbres fruitiers toute l'année. 

Roussette à tête grise (Pteropus poliocephalus)

Contrairement aux oiseaux frugivores qui restent longtemps perchés sur l'arbre après s'être alimentés, et défèquent donc souvent les graines sous l'arbre mère, les chauves-souris frugivores défèquent ou recrachent les graines le plus souvent en vol. En plus d'une large dissémination des graines, les chauves-souris assurent également la dissémination d'une grande quantité et d'une grande variété de graines. Le passage très rapide des graines dans la bouche puis l’estomac des Mégachiroptères (en environ 30min), laisse les graines intactes et augmenterait même significativement leur taux de germination (Bianconi & al. 2007). 

Ainsi, les chauves-souris frugivores influencent considérablement la structure de la végétation. On estime qu'au moins 289 espèces de plantes seraient liées à ces Mégachiroptères pour la propagation de leurs graines et qu'au moins 150 espèces de chauves-souris joueraient un rôle capital en tant que pollinisateurs (Fujita & Tuttle 1991). En effet, la dispersion des graines ou du pollen, fondamentale dans le succès reproductif des plantes, leur donne un rôle écologique clef dans le fonctionnement et le maintien des forêts tropicales. 

En Guyane Française, on a constaté par exemple que les chauves-souris avaient un rôle prédominant dans la régénaration des forêts après des déboisages.

Dans le désert, elles sont indispensables à la pollinisation de plusieurs plantes dont les cactus. Sans elles, de nombreuses plantes disparaîtraient de cet environnement hostile et ainsi de nombreuses autres espèces animales ne pourraient plus y survivre. 

Baobab géant (Adansonia grandidieri)

Certaines espèces d'arbre, comme le baobab ou les arbres à saucisse, forment même une interaction mutualiste avec les chauves-souris (c'est-à-dire que les deux espèces tirent chacune des profits de cette relation qui est obligatoire à la survie des deux espèces). Leurs grosses fleurs émettent une odeur nauséabonde à notre nez et s'épanouissent la nuit et attirent les pollinisateurs. 

Arbre à saucisse (Kigelia africana)

Le rôle économique des chauves-souris n'est pas négligeable non plus. On estime qu'en Asie du sud-est 70% des fruits vendus sont issue d'une pollinisation effectuée par les chauves-souris. Ce rôle est évalué chaque année dans l’agriculture locale à plusieurs millions de dollars, notamment car elles sont à la base de la pollinisation d’environ 30% des fruits tropicaux dans le monde (Fujita & Tuttle 1991). Nous ne pourrions donc pas manger de fruits exotiques sans la présence de ces animaux. 

Malgré cela, ces chauves-souris souffrent d'une mausaise image, et sont souvent persecutés, chassés pour le plaisir ou pour protéger les vergers... A cela s'ajoute la déforestation croissante qui fragmente leur habitat. 

Earth Hour

Ce samedi 26 mars de 20h30 à 21h30 a lieu Earth Hour, une opération qui consiste à éteindre la lumière pendant une heure. C'est facile, éteignez toutes les lampes, les appareils électriques... C'est l'occasion de se faire une petite soirée cosy : bougies, repas aux chandelles en amoureux ou jeux de sociétés en famille

En 2010, des centaines de millions de personnes dans près de 4000 villes et 126 pays ont éteint leurs lumières pendant une heure pour manifester leur soutien à la lutte contre le changement climatique. Le Christ Rédempteur de Rio de Janeiro, la Tour Eiffel, les Pyramides de Gizeh, l'Acropole d'Athènes, l'Alhambra de Grenade, etc. Au total, plus de 1200 édifices prestigieux du Colisée à Rome aux pyramides d’Egypte en passant par la Tour Eiffel, l’Empire State Building à New York, l’Acropole d’Athènes, les chutes Victoria au Zimbabwe, la tour Burj Khalifa à Dubai (plus haute tour du monde) ou la Cité interdite et le « Nid d’oiseau » de Pékin ont été plongés dans le noir pendant une heure.

En 2011, il s’agit donc de la quatrième édition d’Earth Hour. Ce geste pour la planète sera accompagné d’événements locaux, notamment sur la place du Trocadéro où 1600 pandas en papier mâché, représentant les 1600 derniers pandas vivants, seront disposés sous la forme d’un gigantesque 60 (le symbole d’Earth Hour).

Dans le monde, on attend la participation de centaines de millions de personnes. Si le geste est plutôt symbolique, les participants sont également appelés à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre tout au long de l’année en maîtrisant leur consommation d’énergie. En attendant de trouver de vraies solutions durables, nous aussi « éteignons nos lumières pour y voir plus clair ! »

http://earthhour.fr/

Le corbeau de Nouvelle-Calédonie utilise des outils

Des larves très nourrissantes contribuent considérablement à l'alimentation des corbeaux de Nouvelle-Calédonie, cependant elles sont très difficilement accessibles car cachées au fond de petits trous très fins dans les arbres. Pour les capturer, les corbeaux doivent donc avoir recours à des morceaux de bois pour atteindre, transpercer et tirer hors du trou la larve. 

Ils peuvent également utiliser des feuilles de Pandanus, aux bords très coupants, ou en laboratoire diverses tiges métalliques. 

C'est avec ce type de matériau que se révèle le talent de ces corbeaux : ils sont capables de modifier ces objets pour en faire des outils adaptés au problème auquel ils sont confrontés. 

On décrit généralement quatre niveaux de complexité dans la fabrication d'outils (Kacelnik et al. 2004) :


     0- aucune modification de l'objet utilisé (lancer une pierre...)
     1- détacher l'objet (casser une branche...)
     2- ajouter, combiner ou modifier la forme
     3- fabrication en plus de deux étapes ou sculptage fin en 3D


En nature, on observe que les corbeaux se servent de différentes manières des feuilles de Pandanus :

• Ils entaillent la feuille sur le côté, tire sur la longueur de la feuille et refont une entaille pour détacher le morceau : ils obtiennent un outils simple et large
• De la même manière, mais en faisant des entailles plus fines, ils obtiennent un outils simple et fin permettant d'accéder à des trous plus petits mais étant plus fragile
• Enfin, ils peuvent faire une encoche fine, tirer quelques centimètres et refaire une seconde encoche plus large et ainsi de suite pour obtenir un outils cranté complexe plus facile à manipuler car avec un manche large mais aussi avec une extrémité fine rentrant dans les petits trous. 

Ce troisième type d'outils correspond à notre définition de fabrication d'outils complexe de niveau 3. Pour comparaison, chez les primates non-humain le plus haut niveau de fabrication observé est le 2 lorsqu'ils mâchent des feuilles pour obtenir des éponges. 

Des chercheurs, notamment à Oxford, se sont intéressés à cette capacité d'utilisation et de fabrication d'outils des corbeaux de Nouvelle-Calédonie. Ils ont notamment montrés en laboratoire que les corbeaux étaient capable d'anticipation en utilisant directement le bâton de la longueur nécessaire pour récupérer de la nourriture dans un dispositif alors qu'ils avaient le choix entre plusieurs bâtons de tailles différentes. 

D'après Chappel & Kacelnik 2002

Les corbeaux sont également capables d'innovation en utilisant des matériaux qu'ils ne connaissent pas, en formant par exemple un crochet en tordant une tige métallique pour remonter un petit sceau rempli de nourriture placé dans un tube profond. 

D'après Weir et al. 2002

Les compétences présentées par ces corbeaux de Nouvelle-Calédonie sont exceptionnelles dans le règne animal, y compris chez les primates. Cela changera peut-être notre vision de ces corvidés portant souvent (et à tort) une mauvaise réputation dans nos sociétés. 

Biomimétisme

Le biomimétisme,

ou comment s'inspirer de la nature pour développer les technologies de demain

Depuis quelques années, le biomimétisme (ou biomimicry en anglais) fait entendre sa voix. Cette science étudie la façon dont la nature, avec des millions d'années d'évolution, à fait face à des problèmes que nous rencontrons au sein de nos sociétés qui se développent sans cesse : déplacements, production d'énergie,  habitat... Sous l'impulsion notamment de Janine M. Benyus le biomimétisme s'invite dans le bureau des architectes, des roboticiens, et des industriels pour développer des technologies plus respectueuses de l'environnement, moins coûteuses en énergie et qui s'intégrent parfaitement dans le milieu. 

Janine Benyus

Le livre fondateur de Janine Benyus "Biomimicry, innovation inspired by nature"

est enfin traduit en français, à paraître le 5 mai 2011

Si le biomimétisme vous intéresse, je vous conseille la très bonne série documentaire qui y est consacrée en ce moment sur Arte, dernier épisode ce vendredi 25 mars à 23h10 ou samedi 26 à 10h. Tous les épisodes sont revisionnables sur le site de la chaîne.

http://www.arte.tv/fr/Comprendre-le-monde/3730390.html