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La danse des abeilles inspire la recherche sur des minirobots

Des abeilles arrivent à la ruche.

À son retour à la ruche, l'abeille se livre à une danse dont l'axe indique la direction où se trouve le pollen par rapport au soleil.

Photo : iStock

Agence France-Presse

Les abeilles «  dansent  » pour indiquer à leurs congénères où se trouve une source de pollen, et des chercheurs proposent un nouveau modèle expliquant comment elles en mesurent la distance, pour mieux l'appliquer à des minirobots.

La découverte a contribué à l'attribution d'un Nobel au grand éthologue autrichien Karl von Frisch. En 1967, il rapporte qu'à son retour à la ruche, l'abeille se livre à une danse dont l'axe indique la direction de sa découverte par rapport au soleil. Quant à la distance, elle la communique par un frétillement plus ou moins prononcé de son abdomen.

On ne comprend pas complètement les mécanismes à l'œuvre dans l'odomètre de l'abeille, ce qui lui permet de mesurer la distance, remarque Franck Ruffier, chercheur à l'Institut des Sciences du Mouvement de l'Université Aix-Marseille, et dont le travail consiste à s'inspirer des insectes pour faire des robots.

Les chercheurs ne savent pas à quel point l'odomètre de l'abeille est précis, mais ils constatent qu'elle est capable de retrouver la source de nourriture, malgré des trajectoires différentes d'un vol à l'autre, et des conditions changeantes, avec le vent par exemple, ajoute-t-il.

L'étude qu'il cosigne avec des chercheurs d'un laboratoire de sciences de l'information à l'Université de Lille, parue mercredi dans la revue scientifique britannique Interface, ouvre de nouvelles pistes pour expliquer cet exploit.

Von Frisch, et bien d'autres à sa suite ont supposé que l'abeille mesurait l'énergie dépensée pour calculer la distance parcourue, comme un marcheur le ferait en fonction de son état de fatigue. Une hypothèse balayée par des expériences dans les années 90, qui ont livré une autre explication : le flux optique.

En chemin, l'appareil visuel de l'abeille enregistrerait le mouvement apparent des détails du terrain survolé. Une information lui permettant d'évaluer la distance parcourue, comme le ferait le passager d'un train qui en voyant un poteau passer plus ou moins vite derrière la vitre, peut en déduire grossièrement sa vitesse, et donc la distance parcourue jusqu'au prochain poteau.

Mais un tel modèle d'odomètre se révèle trop imprécis dans le cas de l'abeille. Car il suppose de savoir à quelle hauteur l'abeille survole les repères au sol. Or cette hauteur varie par exemple en fonction du vent que rencontre l'insecte.

On sait que les abeilles oscillent pas mal en vol, de haut en bas, remarque M. Ruffier, tout comme les criquets ou les papillons. On pense que ces oscillations en vol enrichissent les informations du flux optique, et permettent d'en déduire visuellement une idée de la hauteur du vol, poursuit-il.

Pour vérifier leur hypothèse, les chercheurs ont fabriqué un modèle d'odomètre, baptisé SOFIa, qui intègre ce phénomène d'oscillation. Ils l'ont confronté à des vols virtuels d'abeille. Avec un résultat dont la marge d'erreur est dix fois plus faible que celle du modèle classique.

Sur un parcours de 100 mètres, avec du relief et des vents changeants, SOFIa a calculé la distance parcourue par l'abeille avec une marge d'erreur médiane de 3 m, contre presque 30 pour le modèle classique.

Mais est-ce vraiment ainsi que, par l'entremise de différents neurones visuels, l'odomètre de l'abeille fonctionne? Les auteurs de l'étude évoquent prudemment une plausibilité biologique, qu'il reviendra aux éthologues de vérifier avec des expériences sur l'animal. Pour M. Ruffier, l'étude permet d'approfondir nos connaissances sur le mode de vol de l'abeille à partir de ce modèle.

Quant à ce modèle, l'étude permet d'imaginer des applications en biorobotique, comme des minirobots capables d'évaluer le chemin parcouru dans des endroits où le signal GPS de localisation est inopérant, comme à l'intérieur de certains bâtiments, de souterrains, métro ou canalisations.

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