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Les secrets de création de la toile d’araignée révélés

Le soleil matinal illumine une toile d'araignée parfaite.

Une araignée sur sa toile.

Photo : iStock

Radio-Canada

Toutes les étapes de la construction d'une toile d'araignée ont été documentées par des scientifiques américains qui ont eu recours à la vision nocturne et à l'intelligence artificielle pour y arriver.

Le biologiste comportemental Andrew Gordus et ses collègues de l’Université Johns Hopkins ont suivi avec précision le travail de fabrication des toiles en enregistrant le mouvement des huit pattes d’araignées pendant qu’elles travaillent la soie dans l'obscurité.

Les chercheurs ont ainsi créé un manuel de construction de toile qui permet de mieux cerner comment des créatures dotées d'un tout petit cerveau sont capables de créer des structures d'une grande complexité et d’une précision géométrique.

Nous avons maintenant défini la chorégraphie complète de la construction d'une toile, ce qui n'a jamais été fait pour aucune architecture animale à une résolution aussi fine, explique Andrew Gordus dans un communiqué publié par l’université.

Repère

  • Le fil de soie est à la fois un support chimique (des phéromones mâles pour attirer les femelles) et un vecteur vibratoire.
  • Les vibrations que transmet le fil alertent l'araignée si une proie est tombée au piège ou si une autre araignée s'approche.

Créations architecturales

Les araignées tisseuses construisent leurs toiles à l'aveugle en utilisant le sens du toucher.

Elles font partie d'un sous-ensemble d'espèces animales connues pour leurs créations architecturales, comme les oiseaux qui construisent des nids et les poissons-ballons qui créent des cercles de sable élaborés pour s'accoupler, notent les auteurs de ces travaux publiés dans la revue Current Biology (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Pour réussir à comprendre comment des cerveaux relativement petits réussissent à construire de telles structures, il est important de documenter et d'analyser systématiquement les comportements et les capacités motrices impliquées, explique M. Gordus. Cela n'a jamais été fait jusqu'à présent, principalement en raison des difficultés à capturer et à enregistrer les actions.

Dans leurs travaux, les chercheurs ont étudié une espèce d'araignée tisseuse originaire de l'ouest des États-Unis, assez petite pour tenir sur le bout d'un doigt.

Pour les observer pendant leur travail nocturne de construction de toile, les scientifiques ont conçu une arène avec des caméras et des lumières infrarouges.

Grâce à cette installation, ils ont surveillé et filmé six araignées pendant qu'elles construisaient leurs toiles. Ce travail a permis de suivre les millions d'actions individuelles des pattes à l'aide d'un logiciel de vision artificielle conçu spécifiquement pour détecter les mouvements des membres.

Même si vous enregistrez sur vidéo [le travail des araignées], cela fait beaucoup de pattes à suivre sur une longue période et sur plusieurs individus, explique l’étudiant Abel Corver, l'auteur principal de l’étude. C’est pour cette raison que nous avons mis au point un logiciel de vision artificielle qui détecte la posture de l'araignée, image par image, afin de bien documenter tout ce que font ses pattes pour construire une toile entière.

Le travail d’analyse des données a permis de constater que les processus de fabrication de la toile sont très similaires d'une araignée à l'autre, à tel point que les chercheurs ont pu prédire la partie de la toile sur laquelle une araignée travaillait simplement en observant la position d'une patte.

Même si la structure finale est un peu différente, les règles qu'elles utilisent pour construire la toile sont les mêmes, ce qui confirme que ces règles sont codées dans leur cerveau, a constaté M. Corver. Maintenant, nous voulons savoir comment ces règles sont codées au niveau des neurones.

De futures expériences pourraient agir sur le cerveau d’araignées à l’aide de drogues pour déterminer quels sont les circuits cérébraux responsables des différentes étapes de la construction d'une toile.

Environ 39 000 espèces d'araignées ont été identifiées dans le monde, mais les scientifiques pensent qu'elles avoisineraient les 170 000. Le Canada compte près de 1400 espèces, y compris deux espèces de tarentules et deux espèces de veuves noires. Au Québec, il y aurait plus de 600 espèces.

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