La perception des mouvements d'air par le système cercal chez le grillon des bois Nemobius sylvestris
Résumé
Orthoptera insects own cerci covered by filiform hairs which allow perceiving air movements. Our goal was to better understand how the cercal sensory system allows insects to detect predator attacks in their natural environment. We studied the wood cricket, which natural habitat, i.e. the forest litter, is easily accessible for field studies. To stimulate appropriately the cricket e.g. mimicking a natural predator attack, we used a piston. We analysed the detection and escape capabilities of this cricket and the relative role of cerci in this detection, compared to other organs by means of behavioural studies. Extracellular recordings were conducted on free-moving crickets in their natural habitat. A modulation of neural activity in response to attacks was observed in presence of background noise. A software allowing optophysiological data analysis was developed.
Les orthoptères possèdent à l‟arrière de leur corps deux organes appelés « cerques », recouverts de poils mécanosensoriels qui leur permettent de percevoir des courants d‟air, en particulier ceux générés par l‟attaque de prédateurs. Le système sensoriel cercal comprenant notamment des poils filiformes (récepteurs de vent) et le système nerveux traitant les informations perçues, à fait l‟objet de nombreuses études depuis près d‟un demi siècle. Toutefois, ces études n‟ont que rarement pris en compte les conditions naturelles dans lesquelles le système fonctionne. Nous nous sommes donc attachés à mieux comprendre comment le système cercal permet aux insectes qui le possèdent, de détecter l‟attaque des prédateurs dans leur milieu naturel. Pour cela, nous avons étudié le grillon des bois Nemobius sylvestris, dont l‟habitat naturel, la litière des bois, est facilement accessible, permettant des études sur le terrain. Dans notre étude, nous avons utilisé des techniques d‟analyse quantitative du comportement, d‟électrophysiologie et d‟optophysiologie. Afin de stimuler de manière appropriée, nous avons utilisé un piston mimant l‟attaque d‟un prédateur naturel (l‟araignée loup). Nous avons tout d‟abord, grâce à des études comportementales, analysé les capacités de détection et de fuite des grillons. Nous avons observé que les cerques jouent un rôle prédominant dans la détection de l‟attaque. Néanmoins, d‟autres organes seraient impliqués. La détection de l‟approche du piston n‟a pas toujours abouti à une fuite efficace (c‟est à dire sans contact avec le piston). Il a également été observé que l‟efficacité de la fuite varie en fonction de la direction d‟approche du piston. Des enregistrements extracellulaires ont été réalisés sur la chaîne nerveuse ventrale de grillons libres en milieu naturel ainsi qu‟en laboratoire. L‟analyse des données nous a permis d‟observer que le système sensoriel cercal perçoit le bruit de fond qui semble générer une modulation de l‟activité nerveuse en réponse à l‟approche du piston. Les interneurones ascendants enregistrés répondaient de manière maximale pour un courant d‟air autour du cerque de 8 mm/s. Nous avons mis en place un système d‟enregistrement optophysiologiquede l‟activité calcique dans les neurones du système nerveux central des grillons et un logiciel a été développé permettant l‟analyse de ces données. Les résultats de notre étude sont discutés dans une perspective écologique d‟interaction avec le milieu et dans le contexte d‟une réelle attaque par un prédateur.
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