lundi 28 février 2011

Perspective forcée pour séduire les femelles

Une perspective forcée met en valeur le mâle ?

Une récente News de Nature (ici) décrit une recherche sur des oiseaux à berceau qui attirent les femelles par une parade dans un espace spécialement préparé (cour) devant une sorte de berceau en brindilles d'où la femelle les observe, Les chercheurs,  Endler, J. A.,et al.(2010) montrent que les mâles de certains oiseaux à berceau australiens organisent les cailloux de leur cour du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin. (Cf fig 1c) Ce gradient de taille crée selon les chercheurs une illusion optique qui les fait paraitre plus grands et plus frappants.


Fig 1 : a) le mâle devant, guette l'arrivée de la femelle qui apparait de l'autre coté du berceau. b) la cour est garnie de cailloux de taille graduée. c) Normalement des objets de taille identique sont vus sous un angle décroissant avec la distance -d)  les mâles de Chlamydera nuchalis organisent les cailloux de leur cour du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin, ils sont vus par la femelle qui les regarde sous des angles constants malgré la distance.  [img] Source Endler, J. A.,et al..(2010). 

Des oiseaux qui attirent les femelles par leurs constructions plutôt que par un plumage spectaculaire.

Selon C. Lavorel, ces bowerbirds , les " oiseaux à berceaux" en français, ne doivent pas être confondus avec les oiseaux de paradis; en particulier ils n'ont pas un plumage spectaculaire mais séduisent par leurs constructions" qui peuvent être des simples dômes ou des constructions élaborés avec une sorte de tunnel et une cour pavée d'objets colorés (baies, fleurs, capsules et autres objets humains) cf fig 2.

phylogenie
Fig 2 : Phylogénie probable des oiseaux à berceau. [img]Source : Grange . (1973) 

Chez ces oiseaux à berceau, selon Maxmen, Amy. (2010) les mâles passent jusqu'à 80% de leur temps à soigner cette cour (Jacques Dutronc l'aurait peut-être appelé un piège à oiselles, un joujou extra.)

Fig 3 : Les oiseaux à berceaux séduisent par leurs constructions. [imgsource : Greg Miles
Quand elle cherche un partenaire, la femelle se tient dans le berceau (tunnel) et observe la cour où le mâle l'attire avec des cris rauques, des sauts, et en agitant un objet coloré. cf Fig 1a.

Un mâle qui crée un gradient de cailloux et une illusion d'optique ?

Maxmen, Amy. (2010) décrit dans Nature news, comment John Endler et al. (2010), de l'université Deakin à Geelong, Australie, ont étudié Chlamydera nuchalis dont le berceau, est constitué d'un sorte de tunnel de 60 centimètres de long qui se termine par une 'cour' (cf video).
Les chercheurs ont pris des photos depuis le tunnel et ont réalisé que les cailloux tapissant le sol de la cour étaient arrangés par taille, des plus petits aux plus grands créant une illusion d'optique nommée perspective forcée. Cf. Fig 4a) et 4c).

Fig 4 : les cailloux tapissant le sol de la cour étaient arrangés par taille, des plus petits aux plus grands.Quand les chercheurs ont inversé le gradient de taille, les mâles ont rétabli un gradient en trois jours  [img]Source :Endler, J. A., Endler, L. C. & Doerr, N. R.(2010). 
Quand les chercheurs ont inversé le gradient de taille, fig 4 b) et 4 d) les mâles ont rétabli un gradient en trois jours et reproduit l'illusion complète en 3 semaines.
Cela indique clairement que ce gradient est important pour eux, dit Endler.
 Normalement des objets de taille identique sont vus sous un angle décroissant avec la distance Cf fig 1 c)mais avec un gradient de cailloux du plus petit vers le tunnel au plus grand au loin, ils sont vus par la femelle qui les regarde sous des angles constants malgré la distance.

Si les oiseaux voient comme nous, la cour paraitrait plus petite qu'elle ne l'est et l'oiseau par contraste plus grand qu'il ne l'est vraiment. James Ha, un chercheur en comportement cognitif à l'University of Washington in Seattle, pense que c'est un cas unique : "I can't think of any other animal that clearly uses optical illusions."
On pourrait imaginer que ce comportement révèle les capacités cognitives des mâles, que les femelles préfèreraient ainsi les plus malins, pensent les auteurs. Mais Ha objecte que ce pourrait être un comportement inné (Hardwired) qui ne nécessite pas de grandes capacités cognitives.
Par ailleurs une illusion bien réalisée pourrait signifier qu'on a affaire a un mâle efficace pour ramasser les objets, voler des objets colorés aux autres et protéger son oeuvre des voleurs. Un gradient extrême pourrait simplement refléter un environnement riche en objets. En effet, suggérer que les oiseaux prendraient des décisions esthétiques quand ils arrangent méticuleusement leurs berceaux et cours irrite de nombreux chercheurs. "Je n'aimerais pas qu'on lise cette recherche et qu'on aille dire que ces oiseaux sont plus malins que michelange" dit Gerald Borgia, biologiste à la University of Maryland in College Park.
  • Un article plus complet sur cette recherche, dans Nature ici

La perspective forcée

La perspective et le gradient de densité de texture  sont deux des mécanismes utilisés pour apprécier les tailles malgré les distances parmi d'autres (perspective de taille, ombrage, interposition, saturation) (Rock, I. (1984) . Elle repose -entre autres - sur les lignes de fuite et la diminution de taille apparente d'objets de taille connue. Fausser les lignes de fuite ou ce gradient de taille peut faire apparaître les objets plus loin qu'ils ne le sont et donc leur donner une taille apparent faussée.
Fig 5 :  [img]Une perspective faussée donne l'impression que la femme de droite est beaucoup plus grande.Source :Myers, D. G. (1998).

La beauté des mâles : à cause des femelles sélectives...

On sait que les oiseaux mâles de nombreuses espèces sont munis d'un plumage magnifique qui attire les femelles (on ne peut s'empêcher de penser au Paon).
paon-roue

Fig 6 : le mâle du paon attire les femelles par son plumage magnifique. 
La femelle du paon, très discrète, choisit le mâle pour son plumage magnifique.  [img]Source : Christophe EYQUEM  Licence Art Libre 

Cet exemple classique montre bien que l'évolution ne résulte pas d'une compétition pour la survie, mais pour la reproduction. « Chez toutes les espèces, il s'effectue des compromis entre la survie et les caractéristiques telles que la fréquence de reproduction, l'investissement dans les soins parentaux et le nombre de rejetons » (Campbell p. 1238)  Cet exemple classique montre bien que l'évolution ne résulte pas d'une compétition pour la survie, mais pour la reproduction. « Chez toutes les espèces, il s'effectue des compromis entre la survie et les caractéristiques telles que la fréquence de reproduction, l'investissement dans les soins parentaux et le nombre de rejetons » (Campbell p. 1238)
De toute évidence cette magnifique queue rend cet oiseau plus vulnérable aux prédateurs ! Si un paon apparaissait qui a des couleurs discrètes et qui n'est pas encombré d'une queue immense, (c'est sûrement arrivé) il survivrait sans doute beaucoup plus longtemps... mais comme les femelles l'ignoreraient, les paons actuels ne sont pas les descendants de cet individu « prudent », mais plutôt de ceux qui ont plu aux femelles , qui se sont comportés de manières que nous appellerions téméraires et flamboyantes. C'est en effet les femelles qui choisissent leurs partenaires chez ces oiseaux. « Puisqu'un événement reproducteur est souvent plus coûteux pour les femelles que pour les mâles, les femelles tendent à être plus sélectives dans le choix de leur partenaire (Raven p. 1125). »

Les femelles d'oiseaux sont souvent munies d'un plumage beaucoup plus discret. (cf. Fig. 6) On attribue en général cette différence à l'investissement différent dans la reproduction. Les femelles ont investi beaucoup d'énergie dans peu d'oeufs et la sélection a favorisé celles qui confient leurs gènes et donc le succès de leurs oeufs avec prudence, alors que chez les mâles – qui produisent des spermatozoïdes plus facilement – ce sont les plus attractifs pour les femelles qui ont le plus de descendants, même s'ils sont plus attaqués par les prédateurs.
« On peut interpréter la plupart des différences dans la stratégie de reproduction entre les sexes en comparant les investissements parentaux respectifs des mâles et des femelles. De nombreuses études ont montré que l'investissement parental des femelles est considérable. Une raison est que les ovules sont beaucoup plus volumineux que les spermatozoïdes; 195 000 fois chez les humains! De plus, chez certains groupes d'animaux, les femelles sont responsables de la gestation et de la lactation, des fonctions reproductrices couteuses. […]
La conséquence de telles disparités dans l'investissement parental est que les sexes devraient être confrontes à des pressions sélectives très différentes. (Raven p. 1125).
Toute transposition à l'humain et aux disparités dans l'investissement parental ou ménager serait très inappropriée, ce serait de l'anthropomorphisme à l'envers...
.-) 

Sources

  • Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2004). Biologie: De Boeck.
  • Grange . (1973). Encyclopédie "La Faune". Batelière Paris, Kister-Genève et Erasme-Bruxelles-Anvers
  • Endler, J. A., Endler, L. C. & Doerr, N. R.(2010). Curr. Biol. advance online publication doi:10.1016/j.cub.2010.08.033 | intranet.pdf
  • Maxmen, Amy. (2010). Bowerbirds trick mates with optical illusions| Nature News 9 September 2010doi:10.1038/news.2010.45
  • Raven, P. H., Johnson, G. B., Losos, J. B., & Singer, S. R. (2007). Biologie. Bruxelles: de Boeck.
  • Rock, I. (1984). Perception. New York: WH Freeman.

Semaine du Cerveau lundi 14 - vendredi 18 mars

Pour ceux qui n'ont pas pu venir à  "Imagerie cérébrale: faut-il repenser l'humain émotionnel?" 4 février

La journée de regards croisés de vendredi 4 février intéressait pas mal de gens qui n'ont pas pu venir. irmfemotions
Source :Gauche socialliteracytoday.comDroite : Purves (2001)

Le service multimédia de l'université a enregistré les conférences et elles sont disponibles par le web http://doiop.com/irmf
    
Tous les liens, les présentations, les articles mentionnés (en intranet) et maintenant les vidéos sont accessibles depuis cette page http://doiop.com/irmf

Enregistrement vidéo des conférences :

semn cervoLa semaine du cerveau: un évènement !

Chaque année la semaine internationale du cerveau du lundi 14 au vendredi 18 mars 2011 est un évènement majeur et l'occasion de faire le point sur un domaine de la biologie qui change vraiment beaucoup.

En plus des ateliers où les élèves peuvent expérimenter, voir, s'émerveiller -déjà organisés depuis des semaines -  il y a des conférences, l'occasion d'entendre des spécialistes renommés aborder des questions vives en des termes destinés a un large public.
De quoi donner un supplément de vie aux cours de biologie. Tout particulièrement alors que le PER prévoit d'aborder le système neveux au secondaire I

Semaine internationale du cerveau

Du lundi 14 au vendredi 18 mars 2011 accueil - conférences et tables rondes - intervenants - contacts
Lundi 14 mars
Le cerveau asocial:
autisme et phobie sociale
Mardi 15 mars
Amour et fidélité:
une mécanique neurobiologique?

Mercredi 16 mars
Reconnaître les autres
Jeudi 17 mars
Comprendre les autres:
de la perception des autres à l'empathie

Vendredi 18 mars
Le cerveau sous influence parentale

Programme à imprimer
(document pdf 379 KB)
Organisation: Centre interfacultaire de neuroscience de l'Université de Genève
La Semaine du cerveau est placée sous le haut patronage de M. Mauro Dell’Ambrogio, secrétaire d’Etat à l'éducation et à la recherche et sous les auspices de la Société suisse de neurosciences et de la European Dana Alliance for the brain.
dfg   hug  dana

samedi 5 février 2011

Sans l'HDTV les poulpes n'en croient pas leurs yeux.

Le poulpe a des gouts de luxe : HDTV ou rien !

Des chercheurs australiens ont découvert qu'avec un montage exploitant les images des TV les plus récentes et un ordinateur qui fournissait 50 images complètes à la secondes - plutôt qu'environ 25 - ils ont pu faire réagir des poulpes (Octopus tetricus), à des vidéos de crabes (ils se sont précipités sur ces proies très appréciées) ou de congénères (ils les ont fui et se sont cachés). Cela ouvre des possibilités très élargies d'étudier leur comportement avec rigueur.
Figure 1

Fig 1 : Un poulpe dans une anfractuosité. 
[img] Source : Robert Harcourt
Leurs premiers résultats montrent que ces poulpes ont des humeurs : certains jours ils réagissent systématiquement, d'autres pas du tout, ou moins. L'auteur parle de personnalités épisodiques.
Ce sera l'occasion de discuter des similitudes et différences de l'oeil du poulpe et si l'on peut le considérer comme plus avancé que le nôtre.

Une fréquence d'images élevée pour faire réagir les poulpes

Une chercheur de l'université de Macquarie en Australie, Renata Pronk, étudie le comportement des poulpes (Octopus tetricus),  et avait essayé de passer des vidéos classiques (VHS je présume) sur des écrans de TV à coté de l'aquarium de ses céphalopodes étudiés. Même en passant des films de proies très appréciées comme des crabes ils ne réagissaient pas. Avec l'arrivée des TV HD elle a essayé de leur présenter des vidéos et ils ont réagi ! Elle a alors exploré comment des vidéos produites spécialement pour afficher 50 images entières/seconde et diffusées par un Mac Mini sur un moniteur les font réagir.

Fig. 1. Overhead schematic diagram of the test apparatus., Not to scale.
Fig 2 : les stimuli sont présentés sur l'écran à gauche (Monitor),  le comportement du poulpe est enregistré en contre-plongée.  [img] Source : Pronk, R. 

Elle observé qu'ils se précipitaient vers l'écran lorsqu'un crabe était visualisé. Elle nous met à disposition des vidéos du dispositf Cf Supplementary Material
Movie 1 - le poulpe se précipite vers un film de crabe.
Movie 2 - le poulpe réagit a un congénère en fuyant derrière une sorte d'amphore.

Video, footage of a gloomy octopus responding to a food item, stimulus, as viewed from directly above the test aquarium. The, window superimposed in the bottom left corner shows the, time-locked stimulus video that was presented to the subject
Fig 3 : Le poulpe attaque la vidéo du crabe sur l'écran à gauche (insert gauche en bas) Cliquer pour la vidéo  [img] Source : Pronk, R.

Le poulpe a ses humeurs !

Forte de cette technique Pronk et son équipe ont effectué des expériences sur le comportement, pour voir si les poulpes ont une personnalité to find out whether the animals could be said to have a personality.
Elle définit la personnalité comme  des différences comportementales entre des individus qui persistent dans le temps et des différences de contextes géologiquement importantes. "Personality can be defined as behavioural differences between individuals that are consistent over time and across ecologically important contexts,"
Son équipe a donc présenté 3 jours parmi 10 des stimuli tantôt menaçant ( congénère),  appétissant (crabe), ou nouveau (un bocal) et un témoin avec une vidéo sans objet en mouvement.
Ils ont trouvé que le poulpe avait des humeurs : certains jours un animal donné réagissait fortement à la présentation d'un stimulus donné, mais quelques jours plus tard il l'ignorait, ou l'inverse. Pronk parle de "episodic personality"

Je pense - en lisant entre les lignes - que les chercheurs voulaient étudier le comportement et se sont heurtés à des difficultés : les animaux réagissaient différemment chaque jour. Or la répétibilité est une condition normalement nécessaire pour que les résultats soient utilisables. Peut-être qu'ils ont eu l'idée de transformer le problème en solution et de publier sur les humeurs du poulpe... Ce serait futé, non ?
En tous cas elle veut explorer d'autres comportements : "Pronk is keen to find out more about other octopus behaviours, including their communication, learning and social interactions, using her octopus-convincing movie system." dit Knight (2010)

Notre environnement visuel dépend de notre appareillage sensoriel.

Il me semble que c'est un bon exemple pour montrer que l'environnement perçu est dépendant de l'appareillage sensoriel de l'animal, et j'avais pensé que leur oeil aurait une persistance rétinienne plus courte et que les TV et cinémas classiques à 25 ou 30 images/seconde ne créent pas chez eux l'illusion du mouvement.
En fait "On a longtemps cru que le phénomène de persistance rétinienne permettait d’expliquer pourquoi l’on ressent la succession d’images fixes d’un film comme des scènes en mouvement. "  Dubuc, Bruno.(2008) . La discussion de l'illusion de mouvement et raisons pour laquelle la persistance rétinienne  ne peut pas en être la cause  ici  dans l'excellent  Le cerveau à tous les niveaux. Mc Gill "L’illusion du mouvement au cinéma serait donc produite par un autre phénomène qu’on appelle l’effet bêta . Il serait dû à la stimulation de certains neurones de la rétine spécialisés dans la détection des mouvements Celui-ci se manifeste dès que deux images légèrement décalées sont présentées rapidement l’une à la suite de l’autre. Notre cerveau y voit alors automatiquement un mouvement, résultat du travail d’intégration des champs récepteurs des cellules rétiniennes et des différentes aires corticales visuelles impliquée dans la détection et l’orientation du mouvement." Dubuc, Bruno.(2008).
On peut supposer que l'eoil des céphalopodes  détecte de mouvements plus rapides, mais cet article ne le dit pas. L'œil des poulpes serait donc plus exigeant, plus sensible à la vitesse de succession des images ?
Il faut peut-être laisser cette question ouverte pour le moment !  De belles recherches a faire pour nos élèves qui deviendront des chercheurs !

L'œil du poulpe "plus évolué" ?

Par contre on peut considérer l'œil des poulpes comme mieux structuré puisqu'il est "cablé à l'endroit". En effet notre oeil a une structure qui ferait réagir les ingénieurs : les neurones sont devant les cônes et bâtonnets photosensibles, et ceux-sont ont leur partie sensible à la lumière planté au font de la rétine,comme s'ils tournaient le dos à la lumière.  De fait notre oeil est un système bien assez bon pour nous permettre une vision remarquable, mais on a de la peine à y voir la perfection... plutôt un bricolage longuement amélioré par la sélection naturelle...

Fig 4 L'oeil humain paraît câblé "à l'envers" avec la lumière qui doit traverser plusieurs couches de neurones avant d'arriver aux cellules photo-réceptrices (cônes et bâtonnets).  [img] Source

Chez le poulpe l'oeil - en apparence très semblable au notre - a sa rétine inversée par rapport au notre; on devrait plutôt dire câblée dans le bon sens, la partie photosensible est tournée vers la lumière et les neurones sont derrière. Du  coup je présume qu'ils n'ont pas de tache aveugle.

Image: Halder,, G., P. Callaerts, and W.J. Gehring. "New Perspectives on, Eye Evolution". Current Opinions In Genetics &, Development 5:602-60 (1995).
Fig 5 La rétine du poulpe est inversée par rapport à la notre et paraît câblé "à l'endroit" avec la lumière qui arrive directement aux cellules photo-réceptrices (cônes et bâtonnets).  [img] Source Halder, G., P. Callaerts, and W.J. Gehring. New Perspectives on Eye Evolution. Current Opinions In Genetics & Development. 1995; 5:602-60. modifié ici

Figure 1 : Deep homology of eye development and the parallel evolution of animal eyes. La question de l'homologie dans l'évolution des yeux est traitée en profondeur dans 3 articles récent de Nature ou Science :
Fig 6 : Deep homology of eye development and the parallel evolution of animal eyes.  [img]Source : Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009).

Fig 7 : Eight major types of optics in animal eyes:[Img] source :Fernald, R. D. (2006).

Plus évolué ?

Non, car cette question suggère qu'il y aurait une ligne de l'évolution,  une tendance (finalisme), et que l'on doive placer les espèces comme des barreaux sur une échelle.
Cette conception très fréquente empêche de comprendre les mécanismes de l'évolution. Ce cas la met en défaut car il faudrait placer le poulpe plus loin que l'homme... Un peu difficile a avaler dans une vision finaliste où l'homme serait l'aboutissement ultime d'un projet ...
On peut se contenter d'être l'aboutissement actuel d'une des branches de l'évolution, comme le poulpe est l'aboutissement actuel d'une autre branche.
... ça ne vous empêchera pas de préférer tourner nos yeux inversés vers une jolie femme ou un beau mec que vers les tentacules visqueux du poulpe, mais ça c'est un autre sujet.. 

Sources

Vu à la TV ... La science en 46 min ?

On sait que la majorité de ce que nos élèves savent en science, ils l'apprennent hors de l'école. Dur à accepter, mais peut-être aussi une opportunité de créer du lien avec le monde extrascolaire ! Par exemple en discutant ces émissions, en les intégrant dans les leçons et en aidant les élèves à les regarder d'un oeil critique :  Faire de la science - au sens décider de valider sur la base de données et d'arguments logiques -  à propos des médias en somme  ! C'est le thème du prochain café scientifique au magnifique musée d'histoire des  sciences. Le lieu et son cadre vaudraient la peine d'y aller même pour entendre lire le bottin, alors pour un débat sur une belle question comme celle-là !

Café scientifique, le LUNDI 31 JANVIER 2011 à 18h30

Musée d'histoire des sciences
[img]Musée d'histoire des sciences (dans le Parc de la Perle du lac) Trams 13 et 15, arrêt Butini / Bus 1, arrêt Sécheron, Parking adjacent. ENTREE LIBRE

Vu à la TV ... La science en 46 min ?

http://www.journaldesseries.com/public/Dr%20House/Dr_House_-_House.jpgGregory House, diagnosticien. Temperance Brennan, anthropologue judiciaire. Cal Lightman, psychologue. Charlie Eppes, Mathématicien.
Autant de docteurs cathodiques qui, en 46 minutes, nous émerveillent de leurs géniales approches scientifiques en prime time. Hollywood ne se lasse pas d’accommoder les scientifiques à la sauce "série télévisée" pour nous captiver devant le petit écran.
Qu’en pensent nos chercheurs ? Ces stars de labo de fiction médiatisent-elles le véritable travail scientifique, ou au contraire, montrent elles une image d’Epinal nuisible à la compréhension de la recherche par le grand public ?
Ces questions vous intéressent ? Venez en discuter avec des spécialistes des disciplines concernées.
Avec la participation de: Mme Jocelyne DESIDERI, paléoanthropologue, Université de Genève
M.Michel KUHNE, matheux, Collège Rousseau, Haute école de gestion, Genève M.Alan PEGNA, neuropsychologue, Université de Genève Animation Gilles HERNOT, collaborateur scientifique, Musée d’histoire des sciences de Genève

Musée d'histoire des sciences de la Ville de Genève

Musée d'histoire des sciences 
Fig 3 : le musée d'histoire des sciences : une opportunité de comprendre la construction des savoirs.  [img]Source : MHS

Nanotechnologies : promesses et risques



La fondation Culture &Rencontre organise, en collaboration avec l'Université de Genève, un cycle de 5 conférences sur le thème "Nanotechnologies : promesses et risques".

Mercredi 19 janvier 2011
Les nanoparticules en médecine : leurs utilisations en imagerie
Xavier Montet, médecin adjoint aux HUG
Mercredi 26 janvier 2011
Les nanomédicaments ou comment cibler les organes malades ?
Eric Doelker, professeur à la Section des sciences pharmaceutiques de l'UNIGE
Mercredi 2 février 2011
Boîte de Pandore, nanoparticules et environnement
Serge Stoll, maître d'enseignement et de recherche à l'Institut Forel (UNIGE)
Mercredi 9 février 2011
L'invasion des nanomatériaux dans la vie quotidienne (conférence débat)
Huma Khamis (responsable des tests comparatifs à la Fédération romande des consommateurs)
Sergio Belluci (directeur de TA-SWISS, centre d'évaluation des technologies)
Michael Riediker (coordinateur de NanoImpactNet, réseau européen : impact des nanomatériaux sur la santé et l'environnement)
Martine Bourqui-Pittet (cheffe de la Section de l'évalutation des risques, Office fédéral de la santé publique)
modération : Bertrand Kiefer (rédacteur en chef de la Revue médicale Suisse, membre de la Commission nationale d'éthique)

Brochure complète ici