Du mouvement brownien à la superdiffusion —


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  • Les oursins, bien qu’ayant un système sensoriel limité et ancestral, peuvent montrer un comportement complexe lorsqu’ils échappent à un prédateur. Ces invertébrés marins ont tendance à se déplacer lentement et avec des mouvements imprévisibles, mais lorsqu’ils sentent un prédateur, ils s’échappent en suivant un mouvement balistique – direct, rapide et directionnel – pour échapper à la menace.

    Ceci est indiqué dans un article maintenant publié dans la revue BMC Mouvement Ecology. Le premier auteur de l’étude est l’expert Jordi Pagès, de la Faculté de biologie et membre de l’Institut de recherche sur la biodiversité (IRBio) de l’Université de Barcelone, ainsi que du CEAB-CSIC. Les autres co-auteurs de l’article sont les experts Javier Romero (UB-IRBio), Frédéric Bartumeis (CEAB-CSIC et CREAF) et Teresa Alcoverro (CEAB-CSIC).

    Oursins : du mouvement brownien à la superdiffusion

    Le PAracentrotus livide ou l’oursin est un animal herbivore doté d’épines longues et robustes qui vit dans les fonds rocheux et les prairies phanérogamiques marines de la mer Méditerranée et de l’océan Atlantique. Il appartient aux échinodermes — une espèce d’échinodermes sans bras et aux mouvements lents — et il se déplace grâce à son système ambulacral, à symétrie radiale et à cinq rangées de petits pieds à ventouses.

    Dans l’étude, l’équipe a comparé en laboratoire les schémas de mouvement des P. livide selon qu’ils sont exposés ou non à l’odeur d’un de leurs principaux prédateurs : l’escargot de mer Truncule hexaplexe. Contrairement à d’autres études, axées sur la réponse immédiate au stimulus, celle-ci analyse le schéma de mouvement des oursins pendant des minutes, voire des heures, après avoir reçu les stimuli.

    « A ce jour, nous savions que les oursins pouvaient réagir à différents stimuli chimiques et lumineux, en milieu marin. Par exemple, lorsqu’ils perçoivent l’odeur d’un prédateur ou d’un oursin blessé, ils réduisent l’activité et ne bougent pas de leur abri ( trous ou fissures dans les rochers) », note Jordi Pagès, membre du Département de biologie évolutive, d’écologie et de sciences de l’environnement de l’Université de Barcelone. “Cependant”, poursuit-il, “nous ne savions pas à quelle vitesse la réaction aux stimuli chimiques était rapide, ni comment elle se traduisait par des changements dans la trajectoire de mouvement lorsqu’il n’y a pas d’abri.”

    L’étude révèle que, lorsqu’il n’y a pas de stimuli – sans l’odeur du prédateur – les oursins se déplacent de manière diverse : des trajectoires aléatoires et variables sans direction – mouvement brownien – aux mouvements superdiffusifs, qui impliquent plus de complexité à la fois dans la trajectoire et le comportement de l’animal.

    “Il est surprenant que des invertébrés aussi ancestraux et simples – sans organes visuels ni système nerveux central – présentent des schémas de mouvement aussi divers et complexes. La capacité de se déplacer avec cette variété de trajectoires, en l’absence de l’odeur d’un prédateur, sera faciliter, en termes évolutifs, sa survie », note Pagès. “En fait, il existe des traces fossiles d’échinoïdes dans les sédiments marins qui suggèrent que les mouvements complexes de ces oursins ont eu lieu il y a plus de 50 millions d’années. Par conséquent, on pense que ce comportement ancien et bien préservé doit avoir été une stratégie efficace pour trouver des ressources (nourriture, abri, etc.) distribuées de manière clairsemée et rare, comme cela se produit généralement dans le milieu marin.”

    Comment les oursins réagissent-ils à l’odeur du prédateur ?

    Cette situation change lorsque les oursins sentent un prédateur. Ensuite, le large éventail de modèles de mouvement disparaît et il n’y a qu’une seule réponse : un mouvement balistique – droit, rapide et directionnel – typique de la fuite. Par exemple, en l’absence de l’odeur du prédateur, la vitesse moyenne des oursins était proche de 8 cm/minute, tandis que les oursins exposés au stimulus chimique du prédateur atteignaient les 15 cm/minute (avec une moyenne de 11 cm/minute) .

    L’évasion rapide et directe est un schéma courant chez les proies qui s’échappent d’un prédateur qui se déplace à un rythme similaire. Si la vitesse du prédateur et de la proie est différente — ou si la stratégie de chasse du prédateur consiste à intercepter ou surprendre la proie — cette évasion ne fonctionnerait pas.

    “En bref, les oursins peuvent percevoir la chimie de leurs prédateurs et réagir instantanément en modifiant leurs schémas de déplacement. C’est-à-dire qu’ils craignent les prédateurs et réagissent en conséquence. Cette réponse, cohérente et constante chez tous les individus, a un sens adaptatif”, explique Pagès. “Cela nous fait penser que, tout comme il existe des schémas de mouvement optimaux pour trouver de la nourriture, il existe des mouvements optimisés pour échapper aux prédateurs.”

    Effet cascade dû à la peur du prédateur

    Bien que l’étude du comportement animal puisse sembler une simple curiosité, l’article de BMC Mouvement Écologie apporte de nouvelles perspectives pour comprendre comment ce comportement peut influencer les processus écologiques à grande échelle. En écologie, des effets en cascade ont souvent été décrits en raison de changements dans le comportement des proies générés par la peur des prédateurs. Pagès explique un cas comme celui-ci dans les îles Medes, énoncé dans des études précédentes : « Dans les zones protégées telles que les îles Medes – où la population de prédateurs est plus importante, et par conséquent, le risque d’être une proie est également plus élevé – la mer les oursins n’essayent même pas de sortir de l’abri, ce qui rend les populations d’algues plus abondantes.En revanche, à un kilomètre de là, sur la côte du Montgrí, où les populations de prédateurs sont moins abondantes, les oursins osent sortir de l’abri et peut manger les populations d’algues, laissant des zones de roche sans algues (appelées terres arides).”

    Les modèles classiques pour comprendre les interactions entre prédateurs et proies – les équations de Lotka et Volterra – supposent que les individus des deux populations se déplacent comme des molécules d’un gaz parfait, suivant un mouvement brownien, jusqu’à ce qu’ils se rencontrent par hasard. C’est à ce moment que le prédateur mange la proie. Récemment, plusieurs études ont passé en revue ces modèles pour ajouter l’option que les prédateurs peuvent se déplacer d’une manière plus réaliste et donc complexe, “mais ils ne se sont pas encore concentrés sur le fait que les proies peuvent également modifier les schémas de déplacement et adopter un comportement complexe”, note le chercheur.

    “Notre étude montre que si une espèce aussi simple que l’oursin est capable de réagir de manière aussi claire face à un prédateur, cela vaut la peine d’ajouter cette complexité aux modèles prédateur-proie. Ce n’est qu’ainsi que nous serons capable de prédire la capacité de coexistence des populations de prédateurs et de proies et de comprendre la dynamique des populations dans la nature », conclut Jordi Pagès.

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    Houssen Moshinaly

    Rédacteur web depuis 2009 et webmestre depuis 2011.

    Je m'intéresse à tous les sujets comme la politique, la culture, la géopolitique, l'économie ou la technologie. Toute information permettant d'éclairer mon esprit et donc, le vôtre, dans un monde obscur et à la dérive.

    Je suis l'auteur de plusieurs livre

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