Quand les motifs des signaux sexuels imitent ceux des habitats

Publié par Adrien le 20/07/2020 à 09:00
Source: CNRS INEE
Une caractéristique des signaux sexuels des animaux, qui les différencie de traits sans fonction de communication, est leur importante diversité de formes et couleurs. Une étude pilotée par des chercheurs du CNRS et de l'Université du Maryland-Baltimore County, parue dans la revue Nature Communications, s'intéresse aux mécanismes à l'origine de cette diversité de motifs des signaux sexuels dans la nature. L'étude suggère que la diversité est en partie déterminée par les propriétés visuelles des habitats.


Etheostoma caeruleum, une des dix espèces de poissons étudiées ayant permis de montrer une corrélation entre l'invariance à l'échelle des motifs corporels et ceux des habitats. © Julien Renoult.

Les chercheurs se sont intéressés à une propriété visuelle particulière, appelée "invariance à l'échelle", qui décrit le fait qu'un motif reste identique à diverses échelles spatiales. Ils ont mesuré l'invariance à l'échelle des motifs corporels de 10 espèces de poissons de rivières américaines et l'ont comparée à celle de leurs habitats. Leur étude montre une corrélation entre l'invariance à l'échelle des poissons et celle des habitats chez les mâles en période de reproduction, mais pas chez les femelles. Ce résultat fait écho à des travaux menés chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...) montrant que les peintres artistes, de manière inconsciente ou non, ont tendance à imiter l'invariance à l'échelle des paysages naturels pour rendre leurs oeuvres plus attractives.

L'évolution des motifs des signaux sexuels demeure une énigme pour la biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire...) évolutive. Il n'existe toujours pas, par exemple, d'explications au fait qu'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique....) de poissons récifaux puisse être rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) avec des bandes horizontales bleues alors que son espèce soeur est bleue à points jaunes, ni au fait que les ocelles de la queue du paon sont formées de disques bleus entourés de turquoise et non l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1...). Indépendamment de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) en biologie évolutive, l'étude des préférences pour les formes et les couleurs est un sujet d'études majeur en sciences cognitives chez l'homme, et notamment dans la recherche expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche...) sur l'esthétique.

De nombreux travaux ont notamment montré que les motifs imitant certaines propriétés visuelles de la nature ont tendance à être jugés beaux. C'est le cas par exemple de l'invariance à l'échelle, la propriété d'un motif à paraître inchangée lorsque l'on zoome ou dézoome. Une précédente étude a ainsi montré que les portraits artistiques, quels que soit les époques, cultures et styles, ont tendance à imiter le degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) d'invariance à l'échelle qui est caractéristique des paysages naturels, et non le degré d'invariance à l'échelle caractéristique des visages (Redies et al. 2007). Ainsi, les artistes imiteraient, consciemment ou non, le degré d'invariance à l'échelle de la nature pour rendre leurs oeuvres visuellement plus attractives.

Est-ce que ce phénomène pourrait expliquer l'évolution des motifs des signaux sexuels dans la nature ? C'est ce que suggère une étude codirigée par Julien Renoult, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au Centre d'Ecologie Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en...) et Evolutive de Montpellier, et sa collègue Tamra Mendelson de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) du Maryland, à paraître dans la revue Nature Communications (Hulse et al., 2020). Les chercheurs ont étudié les motifs corporels de dix espèces de poissons du genre Etheostoma, des petites perches richement colorées peuplant les rivières d'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique par l'océan...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) et chez qui les mâles sont sélectionnées par les femelles. Ils ont comparé l'invariance à l'échelle de ces motifs à ceux des habitats, qui varient selon les espèces (sable, gravier, galets, roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux, comportant parfois...) en place ou encore végétation).

Les chercheurs ont ainsi montré que les motifs des males en période de reproduction, contrairement à ceux des femelles, ont un degré d'invariance à l'échelle corrélé à celui des habitats. Ce résultat suggère qu'un même mécanisme perceptuel - l'imitation de propriétés visuelles de la nature - détermine l'attractivité de signaux visuels à la fois dans des artéfacts culturels humains tels que les oeuvres d'art, et dans des signaux sexuels animaux. Chez l'homme, et donc aussi probablement chez les autres animaux, ce phénomène a une explication plus générale, connue sous le nom de "théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance...) esthétique de la fluence", qui prédit que les signaux de communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) traités efficacement par le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) induisent une sensation de plaisir chez l'observateur (Renoult et Mendelson, 2019).

Or, il est bien établi qu'au cours de l'évolution, le cerveau humain s'est adapté pour traiter rapidement et à moindre coût l'information contenue dans les scènes de paysages naturels. Ainsi, un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes...) de communication imitant les paysages naturels, qu'il soit une oeuvre d'art ou un signal sexuel, produirait la libération de neurotransmetteurs du plaisir dans le cerveau. Mais en montrant que les signaux sexuels s'adaptent aux habitats spécifiques de chaque espèce, l'étude menée sur les poissons suggère également que l'imitation des scènes de paysages naturels par des signaux de communication pourrait en partie expliquer la diversité des signaux colorés observés dans la nature. Est-ce que ce mécanisme pourrait aussi contribuer à la diversification des artefacts culturels humains ? C'est à cette question que les chercheurs tentent désormais de répondre.

Références:

Hulse, S., Renoult, J.P., Mendelson, T.M. (2020). Sexual signaling pattern correlates with habitat pattern in visually ornamented fishes. Nature Communications, 11: 2561.

Redies, C., Hänisch, J., Blickhan, M., & Denzler, J. (2007). Artists portray human faces with the Fourier statistics of complex natural (Natural est un langage de programmation semi-compilé, édité par la société allemande Software AG.) scenes. Network: Computation in Neural Systems, 18(3), 235-248.

Renoult, J. P., & Mendelson, T. C. (2019). Processing bias: extending sensory drive to include efficacy and efficiency in information processing. Proceedings of the Royal Society B, 286(1900), 20190165.

Référence article:

Hulse, S.V., Renoult, J.P. & Mendelson, T.C. Sexual signaling pattern correlates with habitat pattern in visually ornamented fishes. Nat Commun 11, 2561 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-16389-0.

Équipes de recherche

Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE - CNRS, Univ. Montpellier, Univ. Paul Valéry Montpellier 3, EPHE, IRD).
Université du Maryland-Baltimore County.
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