Intelligence artificielle et signalisation de l'apparentement chez un primate

Publié par Adrien le 04/06/2020 à 09:00
Source: CNRS INEE
A travers le règne animal, les individus génétiquement apparentés se ressemblent. Mais cette ressemblance accrue traduit-elle le simple fait d'avoir un certain nombre de gènes en commun, ou a-t-elle été spécifiquement sélectionnée pour permettre à ces apparentés de se reconnaitre ? Grâce à l'utilisation de techniques de reconnaissance faciale développées en Intelligence Artificielle (L'intelligence artificielle ou informatique cognitive est la « recherche de moyens susceptibles de doter les systèmes informatiques de capacités intellectuelles comparables...), nous montrons que les visages des femelles mandrills apparentées par le père se ressemblent plus entre eux que ceux des femelles apparentées par la mère, suggérant une sélection pour faciliter la reconnaissance de l'apparentement paternel chez cette espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe une multitude...). Ces travaux dont les résultats sont publiés dans la revue Science Advances ont été menés par des équipes de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM - Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) de Montpellier/CNRS/IRD/EPHE), du Centre d'Ecologie Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en...) et Evolutive (CEFE - CNRS/Université de Montpellier/Université Paul Valery Montpellier/EPHE), du German Primate Center et du Projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) Mandrillus.


Deux femelles juvéniles apparentées par le père (demi-soeurs paternelles). Crédit photo: Marie Charpentier

La sélection de parentèle (La sélection de parentèle est une théorie permettant d'expliquer l'apparition, au cours de l'évolution, d'un comportement altruiste chez des organismes vis-à-vis d'autres organismes. Elle affirme, qu'en...) (sélection naturelle favorisant la propagation de comportements altruistes entre apparentés) implique, bien souvent, une reconnaissance entre individus apparentés qui, chez de nombreuses espèces, est médiée par les traits du visage. Alors que la ressemblance entre individus apparentés pourrait ne refléter que leur ressemblance génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.), elle pourrait également être le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par...) d'une sélection pour faciliter leur reconnaissance mutuelle. Des scientifiques ont testé cette seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité...) hypothèse en étudiant la ressemblance faciale entre femelles mandrills (Mandrillus sphinx), un primate des forêts d'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres...) centrale, grâce à des méthodes de reconnaissance faciale développées en Intelligence Artificielle (IA) et appliquées à une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif informatique. Les...) de portraits photographiques collectée sur le long terme dans la seule population naturelle de mandrills habitués à l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère...) (Projet Mandrillus).

L'organisation (Une organisation est) sociale du mandrill est structurée par des groupes de femelles apparentées par la mère ("matrilignées"), qui sont familières les unes des autres car vivant dans la même unité familiale durant toute leur vie (La vie est le nom donné :). Chez cette espèce, la reproduction (La Reproduction. Eléments pour une théorie du système d'enseignement est un ouvrage de sociologie co-écrit par Pierre Bourdieu et...) étant par ailleurs largement monopolisée par le mâle alpha, à un instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être...) donné, les jeunes mandrills proches en âge partagent souvent le même père. Pourtant, la plupart de ces apparentés paternels vivent dans des matrilignées différentes: ils devraient donc être peu ou pas familiers les uns des autres.

Une équipe rassemblant des membres de l'Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (ISEM - Université de Montpellier/CNRS/IRD/EPHE), du Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE - CNRS/Université de Montpellier/Université Paul Valery Montpellier/EPHE), du German Primate Center et du Projet Mandrillus montre que les demi-soeurs paternelles interagissent entre elles davantage que ne le font des femelles non-apparentées, et autant que les demi-soeurs maternelles. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) suggère que ces demi-soeurs paternelles sont donc capables de se reconnaitre comme étant apparentées. Ces résultats sont publiés dans Science Advances.

Depuis 2012, l'équipe a rassemblé plus de 16,000 portraits de mandrills de la population étudiée. Ces portraits ont servi pour entrainer un algorithme d'apprentissage (L’apprentissage est l'acquisition de savoir-faire, c'est-à-dire le processus d’acquisition de pratiques, de connaissances, compétences, d'attitudes ou de...) profond à identifier les différents individus du groupe. Cet algorithme a été utilisé pour quantifier la ressemblance faciale entre les femelles. A tous les âges, les demi-soeurs paternelles se ressemblent entre elles davantage que les demi-soeurs maternelles, alors que ces deux catégories d'apparentés partagent, en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...), le même degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) d'apparentement génétique. Ce résultat montre que la ressemblance faciale ne reflète pas la seule similarité génétique mais est probablement adaptative. Les auteurs suggèrent que la forte ressemblance faciale entre apparentés paternels a évolué afin de faciliter la discrimination sociale et le népotisme entre individus d'une même famille paternelle.

Référence:
Charpentier MJE, Harté M, Poirotte C, Meric de Bellefon J, Laubi B, Kappeler PM, Renoult JP. Same father, same face: Deep learning reveals selection for signaling kinship in a wild primate. Science Advances
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