Auto-organisation Les comportements coopératifs L'agrégation des cadavres La naissance d'une nécropole L'auto-organisation chez les insectes sociaux Les références Mais encore …

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La petite histoire Up Page Les comportements coopératifs Les fourmis ont des comportements coopératifs. Ici elles s'auto-assemblent pour former un pont vivant leur permettant d'atteindre une cible hors de portée. Le temps de séjour d'une fourmi dans la chaîne dépend du nombre d'individus qui y sont présents. Chez les fourmis, ces mécanismes interviennent dans la recherche alimentaire et dans certains aspects de la division du travail et de la construction du nid. Chez les abeilles, ils jouent un rôle dans le choix des sources de nectar et de pollen où d'un nouveau site de nidification. Chez les termites, ils interviennent dans la construction du nid.

Comprendre simplement Up Page L'agrégation des cadavres Il s'agit de l'un des nombreux exemples de comportements collectifs connus chez les insectes sociaux qui repose sur un mécanisme d'auto-organisation. Les fourmis rassemblent les cadavres afin de réduire les risques d'infections dans la colonie. Toute fourmi morte libère des substances chimiques, dont l'acide oléique, qui incitent les ouvrières à s'en emparer et à les rejeter à l'extérieur du nid. Les cadavres sont agrégés et forment des tas que l'on nomme, par abus de langage, des cimetières.

Domaines de présence Up Page La naissance d'une nécropole Le transport et l'agrégation des cadavres de fourmis sont visualisés par cette expérience. On dépose sur le pourtour d'une arène, à laquelle ont accès des fourmis situées sous l'arène (a). Ensuite on laisse le système évoluer en observant la répartition des cadavres. On constate que les fourmis transportent les cadavres et forment des tas initialement répartis de façon uniforme sur le pourtour (b). Puis certains tas sont privilégiés, et, au final, les tas les plus gros attirent toujours plus de cadavres, dans un processus autocatalytique d'amplification (c). En regroupant les résultats obtenus au cours des 15 expériences de ce type, les auteurs ont observé que la distance des tas par rapport à un tas de référence (le tas 0) varie de façon sinusoïdale dans l'espace (d). Ainsi les tas sont répartis régulièrement les uns par rapport aux autres. Pour une fourmi, la différence essentielle entre un tas de petite taille et un tas de grande taille tient à la durée moyenne qu'elle passe (phéromone) dans des zones de forte densité de cadavres associées à une forte probabilité de dépôt. En d'autres termes, plus un tas est gros, plus la fourmi passe de temps à la parcourir et plus elle a de chances d'y déposer un cadavre. Ainsi, il n'est pas nécessaire que la fourmi connaisse la taille d'un tas pour déposer un cadavre.

Son interprétation dans l'avenir Up Page L'auto-organisation chez les insectes sociaux Chez les insectes sociaux, les processus d'auto-organisation conduisent à l'émergence de structures collectives à partir des interactions individuelles, sans que ces structures soient codées explicitement chez les individus. Ces phénomènes sont caractérisés par des boucles de rétroaction positive et négative, des bifurcations et, dans certains cas, plusieurs états stables peuvent être atteints. Chez les insectes sociaux, les comportements sont souvent associés à des boucles de rétroaction positives. Grâce à ces boucles, les fluctuations sont amplifiées et donnent naissance à une structure. Par exemple, dans le cas d'un comportement d'agrégation, un individu est d'autant plus attiré vers un groupe d'individus que ce groupe est important: ce processus d'auto-amplification entraîne la formation de groupes de plus en plus grands, qui attire de plus en plus d'autres individus. Les fluctuations sont des écarts qui apparaissent dans la composition moyenne d'un système, telle la densité locale d'individus. Elles jouent un rôle fondamental dans la genèse de structures. Les boucles de rétroaction négative stabilisent les structures en contrebalançant les effets des boucles de rétroaction positive. Les bifurcations traduisent le changement brutal du comportement d'un système auto-organisé lorsque certains paramètres du système varient. Par exemple, ces bifurcations s'observent dans le recrutement alimentaire de masse chez les fourmis quand une colonie est confrontée à l'exploitation de deux sources de nourriture identiques. Pour assurer le recrutement, les fourmis déposent des phéromones sur la piste quand elles vont de la source de nourriture au nid. Lorsque la taille de la colonie est petite, les deux sources de nourriture sont exploitées de façon identique. En revanche, quand la taille de la colonie et le nombre de récolteuses augmentent, une bifurcation se produit: l'une des sources est plus exploitée que l'autre. Ce phénomène résulte des fluctuations de concentration de phéromones sur chacune des deux pistes: à mesure que de plus en plus de fourmis choisissent la piste où la concentration est la plus élevée, cette concentration ne cesse d'augmenter. Ce processus est auto-catalytique, car les fourmis qui rentrent au nid renforcent toujours davantage la piste la plus marquée. Au final, les récolteuses n'empruntent plus qu'une seule des deux branches. Ce phénomène explique des prises de décisions collectives qui émergent à l'échelle d'une colonie. Enfin, quand plusieurs états stables coexistent, le système converge vers l'un ou l'autre de ces états selon son histoire. Plusieurs comportements d'auto-organisation de ce type ont été rassemblés ci-dessous: on a indiqué, pour diverses espèces quelques comportements collectifs émergents. Décisions collectives De nombreuses espèces de fourmis et de termites, ainsi que les abeilles Apis mellifera, exploitent collectivement une source de nourriture. Les fourmis et les termites sélectionnent les sources de nourriture en traçant des pistes reliant la source au nid: elles déposent des phéromones qui indiquent aux autres le chemin à suivre. A mesure que le chemin est emprunté, la quantité de phéromones déposées augmente, et de plus en plus de fourmis sont attirées. Cette boucle de rétroaction engendre un comportement autocatalytique. Structures spatiales et constructions collectives Les abeilles Apis mellifera, ainsi que de nombreuses espèces de fourmis et de termites, réalisent des nids élaborés qui sont des structures collectives émergentes. Ainsi, chez les abeilles Apis mellifera, l'organisation des rayons des ruches émerge de la façon dont le pollen et le miel sont déposés et enlevés. Le dépôt et l'enlèvement du pollen et du miel dans une cellule dépendent du contenu des cellules voisines. De nombreuses espèces de fourmis et de termites construisent des galeries souterraines et des nids. Dans le cas des galeries, le comportement des insectes est guidé par des pistes de phéromones, et stimulé par le marquage du front de creusement. Dans le cas des nids, l'activité bâtisseuse est stimulée par les dépôts de matériau de construction. Activités rythmiques Chez les fourmis Leptothorax et les abeilles Apis dorsata, certaines activités sont synchronisées. Chez Leptothorax, cette synchronisation est obtenue par contacts physiques: les déplacements des individus de la colonie sont inhibés ou, au contraire, stimulés par ces contacts interindividuels. Dans le cas de l'abeille Apis dorsota, les abeilles émettent des ondes d'excitation engendrées par des vibrations du corps. Ces vibrations activent leurs congénères. Ces activités rythmiques sont des comportements émergents. Structures auto-assemblées Les abeilles Apis mellifera forment des essaims, structures auto-assemblée constituée de l'amas de nombreux individus. La structure émergente a ses propres propriétés: selon sa position dans l'essaim, chaque individu régule sa température pour que celle de l'essaim soit adéquate. Les fourmis Oecophylla longinoda et Eciton burchelli forment aussi des structures auto-assemblées. Elles se recrutent par contacts visuels et physiques et forment des chaînes vivantes quei leur permettent d'atteindre des buts inaccessibles à un individu isolé. Différenciation sociale La division du travail et la hiérarchie de dominance chez les fourmis et les guêpes primitives reposent sur la modulation des seuils de réaction des individus qui évoluent en fonction de l'importance des tâches à accomplir et des interactions hiérarchiques.

Les références Up Page Réseau Pepe Pour la Science juillet / septembre 2006 La modélisation informatique, exploration du réel n°52 Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous. Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).

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