Jordan DRAPIN – Soutenance de thèse

Soutenance en français

Lien zoom : https://cnrs.zoom.us/j/91517327506?pwd=222uKN9CfbNWporpa4RkpSIS1YtGJQ.1

Equipe : CAB (Comportements Collectifs des Animaux) – CRCA-CBI

Encadrement : Pierre Moretto (CRCA-CBI) et Vincent Fourcassié (CRCA-CBI)

Jury :

• Anthony Herrel, Rapporteur
• Claudio Lazzari, Rapporteur
• Annick Abourrachid, Examinatrice
• Audrey Dussutour, Examinatrice
• Julien Serres, Examinateur
• Vincent Fourcassié, Directeur de recherche
• Pierre Moretto, Directeur de recherche

Résumé :

L’éthologie s’intéresse depuis longtemps à la division du travail chez les insectes sociaux. Chez les insectes sociaux, certaines espèces sont caractérisées par un polymorphisme de la caste ouvrière, où les individus présentent souvent un rôle directement lié à leur morphologie externe. Chez les fourmis présentant ce polymorphisme par exemple, les individus les plus gros, appelés généralement soldats, assurent la défense de la colonie. Cependant, il arrive qu’il soit plus difficile d’établir ce lien pour certaines tâches, comme c’est le cas du comportement de transport de charge chez les fourmis. La fourmi granivore Messor barbarus que nous avons étudiée dans cette thèse présente une division du travail dans le transport de charge parmi les ouvrières de différents morphes appelés minor, media et major, sans pour autant que cela puisse être expliqué simplement par les différences dans leur morphologie externe. Notre hypothèse est donc que cette division du travail pourrait être expliquée par des différences dans l’organisation et les propriétés biomécaniques de leur système musculo-exosquelettique.

Dans l’objectif de tester cette hypothèse, nous avons utilisé dans ce travail une approche biomécanique du comportement de transport de charge chez la fourmi, qui intègre la morphologie fonctionnelle et va jusqu’à créer des modèles numériques inspirés par la biorobotique. La biomécanique est depuis toujours appliquée à la compréhension des structures et mécanismes impliqués dans la genèse du mouvement, et peut aujourd’hui proposer des simulations réalistes qui permettent, par exemple, de générer des patrons locomoteurs optimisant une contrainte. La comparaison avec l’expérimentation permet alors de répondre à certaines hypothèses faites sur l’émergence d’un patron locomoteur individuel voire collectif. Cette démarche est appelée ingénierie inversée. Développée ici spécifiquement à l’échelle de la fourmi, cette approche nous a permis d’étudier la coordination des différents segments d’un même individu (partie IV) voire de plusieurs dans le cas du transport collectif (partie VI), et d’aborder la coordination des muscles qui contrôlent la tête d’une fourmi lorsqu’elle transporte une charge entre ses mandibules (partie V).

Pour en arriver à ces résultats qui restent encore préliminaires, nous avons développé un modèle numérique réaliste du système musculaire des fourmis avec le logiciel Opensim, ce qui a nécessité d’intégrer des données structurelles identifiées grâce à la microtomographie par rayon X (partie III) et des données cinématiques 3D reconstruites à partir de caméras de haute résolution synchronisées (partie IV). Notre avatar numérique nécessite d’être achevé, cependant, il a déjà permis d’optimiser les données cinématiques 3D, de discuter des rôles attribués aux différents muscles du thorax et d’aborder la coordination dynamique de différents muscles impliqués dans le contrôle d’une articulation. A terme ce modèle pourra être développé et adapté pour être appliqué à des ouvrières de différentes morphologies comme celles rencontrées chez l’espèce Messor barbarus. Il permettra alors peut-être d’expliquer l’origine des différentes performances observées dans le transport de charge entre individus de différents morphes chez cette espèce. Il pourrait aussi faire le lien entre les différentes approches intéressées par le comportement des fourmis : la phylogénie, l’écologie, la biologie, l’éthologie, la biomécanique et le biomimétisme.