Les papillons monarques sont célèbres pour leur migration annuelle sur de longues distances, qui les conduit sur plusieurs milliers de kilomètres du nord des États-Unis à leur habitat d’hivernage dans le centre du Mexique. Au cours de leur migration, les papillons, dont la couleur orange-noire-blanche est très voyante, utilisent les informations du soleil comme principale référence d’orientation.
Mais comment l’information solaire est-elle traitée dans le cerveau du papillon ? Des études antérieures ont déjà décrit des cellules qui traitent l’azimut solaire. « Cependant, nous ne savions pas que ces cellules codaient le soleil pendant le vol », explique Jerome Beetz du Biocentre de la Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) en Bavière, en Allemagne.
Jusqu’à présent, on supposait que la boussole solaire fonctionnait toujours, que les insectes soient assis, marchent ou volent.
Une équipe dirigée par les chercheurs du JMU, Jerome Beetz et Basil el Jundi, montre que ce n’est pas le cas et que la boussole est établie au début du vol : « De manière surprenante, les cellules nerveuses changent leur stratégie de codage pendant le vol, de sorte que le réseau neuronal représente la direction du cap des papillons par rapport au soleil de manière similaire à une boussole. Cela ne se produit que lorsque les animaux peuvent contrôler leur propre direction de vol. »
Papillons dans un simulateur de vol
Comment cette lacune dans les connaissances a-t-elle été comblée ? L’équipe dirigée par Beetz et el Jundi a mesuré pour la première fois l’activité neuronale de papillons monarques en vol actif et a examiné l’influence du comportement d’orientation de l’animal sur le traitement de l’information solaire. Auparavant, de telles mesures n’avaient été effectuées que sur des papillons immobilisés.
Les chercheurs du JMU ont profité d’une astuce technique : « Nous avons attaché les papillons à une tige tournant librement au centre d’un simulateur de vol, ce qui permet aux papillons de choisir activement une direction de vol. Le soleil était imité par un spot lumineux vert. Pendant que le papillon attaché volait, nous avons surveillé l’activité cérébrale à l’aide de microélectrodes ultrafines. »
Les expériences, publiées dans la revue scientifique Current Biology, le prouvent : Le mouvement actif des papillons est nécessaire pour traiter les informations solaires comme celles de la boussole dans le cerveau du papillon pendant la migration.
« Nos résultats soulignent l’importance de réaliser des enregistrements neuronaux chez des animaux en mouvement actif afin de comprendre comment le cerveau résout des tâches d’orientation complexes », déclare Beetz, qui est le premier auteur de la publication dans Current Biology. D’autres chercheurs du Biocentre ainsi que des universités de Lund (Suède), de Bielefeld et du Texas ont participé au projet. Les travaux ont été financés par la Fondation allemande pour la recherche (DFG).
Un cerveau de la taille d’un grain de riz doté de capacités étonnantes
Beetz admire ses sujets de recherche : « Notre publication démontre de manière unique que même un cerveau de la taille d’un grain de riz est un organe extrêmement complexe qui permet aux insectes d’avoir des comportements aussi étonnants. Grâce à leur cerveau, les papillons monarques gèrent leur énorme migration en utilisant une boussole interne efficace. Une telle migration sur de longues distances sans utiliser de dispositifs de navigation modernes est difficile à imaginer pour nous, les humains, et c’est l’une des principales raisons de ma fascination pour ces papillons énigmatiques. »
Ensuite, Jérôme Beetz et Basil el Jundi prévoient d’étudier le fonctionnement de la boussole solaire des papillons lorsque ceux-ci ont accès au ciel naturel plutôt que lorsqu’ils utilisent simplement un point lumineux comme référence pour s’orienter. Pour ce faire, les enregistrements neuronaux doivent être effectués dans des simulateurs de vol en plein air.
Source : Université de Würzburg
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