1. James FosterPostdoctoral fellow in functional zoology, Lund University

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Nous croyons à la libre circulation de l’information

Les insectes se dirigent un peu comme nos ancêtres : en se fiant au ciel. La position du soleil constitue leur principal repère, mais ils sont également sensibles aux propriétés de la lumière diffuse, la lueur bleue émanant des couches supérieures de l’atmosphère, qui les renseigne indirectement. Les indications fournies par le rayonnement solaire diffus sont notamment les variations de luminosité et de couleur du ciel, ainsi que la façon dont la lumière est polarisée par l’atmosphère. L’ensemble de ces « indices célestes » permet à diverses espèces d’insectes de suivre une trajectoire déterminée.

De nuit, les indices visuels étant plus difficiles à percevoir, les choses se compliquent. Si certaines espèces nocturnes s’en remettent à la lueur de l’astre lunaire pour s’orienter, les bousiers (Scarabaeus satyrus) se fient aux points lumineux de la Voie lactée, la traînée lumineuse qui parcourt le ciel nocturne, et qui est due à la disposition en forme de disque des étoiles de notre galaxie. Pour nous permettre de comprendre comment ils s’y prennent, mes collègues et moi-même avons reproduit, à l’aide de diodes électroluminescentes, une Voie lactée artificielle destinée à évaluer les performances des coléoptères. Nous avons ainsi découvert qu’ils se basent sur les variations de luminosité entre les différentes parties de la Voie lactée pour déterminer leur trajectoire.

L’obscurité n’empêche pas les Scarabaeus satyrus de se repérer. Chaque soir, ils prennent leur envol dans la savane africaine, en quête des bouses fraîches dont ils se nourrissent. Mais ils ne sont pas seuls. Alors, pour échapper à la concurrence de leurs semblables, ils façonnent une pelote d’excréments qu’ils déplacent sur quelques mètres en la faisant rouler avant de l’enterrer et de s’en repaître.

Pour éviter de revenir à leur point de départ, ils font rouler leur boulette en conservant une trajectoire rectiligne. Des scientifiques ont découvert qu’ils en étaient capables même par nuit sans lune, pourvu que le ciel soit dégagé. En 2009, un groupe de chercheurs a donc emmené un certain nombre de spécimens au planétarium de Johannesburg, où ils ont observé la capacité des bousiers à s’orienter en fonction de différentes configurations de la voûte étoilée.

Les scientifiques ont constaté que les coléoptères parvenaient à maintenir leur trajectoire lorsque seule la Voie lactée était projetée sur le plafond du planétarium. En revanche, ils se montraient moins performants dès lors que seules les étoiles les plus brillantes étaient activées.

Rien ne permettait cependant de déterminer avec certitude quel type de repère la Voie lactée fournit aux coléoptères. Nous savions, par exemple, que les oiseaux qui migrent la nuit peuvent distinguer les constellations situées autour du pôle Nord céleste, tout comme le faisaient les marins avant l’avènement des systèmes de navigation modernes. Ces constellations demeurent visibles dans l’hémisphère Nord du ciel lorsque la Terre tourne, et constituent donc un repère fiable pour les itinéraires nord-sud.

Les expériences menées au planétarium ont montré que les coléoptères ne s’en remettent pas aux constellations formées d’étoiles brillantes, mais plutôt aux caractéristiques de la Voie lactée. Mes collègues et moi-même nous sommes donc dit qu’ils procédaient probablement à des comparaisons de luminosité, en repérant soit le point le plus lumineux de la Voie lactée, soit un certain gradient de lumière présente dans le ciel du fait de cette dernière.

Une Voie lactée artificielle

Pour confirmer cette théorie, nous avons eu recours à notre Voie lactée artificielle, reproduite sous forme de traînée lumineuse simplifiée, et en simulant différentes configurations d’étoiles et de gradients de lumière. Nous avons constaté que les insectes s’éloignaient de leur trajectoire lorsqu’ils étaient confrontés à une disposition partielle d’étoiles au sein de la Voie lactée. Ils ne parvenaient à respecter l’itinéraire voulu que si les deux extrémités de la traînée présentaient des degrés de luminosité différents.

Ces observations montrent que les coléoptères nocturnes ne se fient pas aux tracés complexes des étoiles de la Voie lactée mais plutôt à la différence de luminosité au sein de la voûte céleste. Il en va de même pour leurs semblables diurnes, qui s’orientent, lorsque le soleil n’est pas visible, en se basant sur le gradient de luminosité du ciel.

Si cette stratégie, qui repose sur la différenciation des degrés de luminosité, est assurément moins élaborée que la méthode consistant à se référer à certaines constellations, méthode à laquelle ont recours les oiseaux et les navigateurs, elle s’avère tout à fait adaptée pour interpréter la multiplicité de données que présente la voûte céleste, surtout si l’on tient compte de la taille minuscule des yeux et du cerveau de ces insectes. Ils surmontent ainsi les possibilités limitées de leurs systèmes de traitement des informations et en font davantage avec moins de ressources, tout comme les humains ont appris à le faire avec la technologie.

Quoique rudimentaire, cette approche se révèle particulièrement efficace sur de courtes distances. De fait, bien que le Scarabaeus satyrus soit la seule espèce connue à s’orienter de cette manière, cette technique pourrait bien être utilisée par de nombreuses autres créatures lors de leurs expéditions nocturnes.