Une nouvelle étude aide à expliquer un comportement mal caractérisé mais commun chez les animaux et montre que les mammifères en quête de nourriture profitent de la physique de la façon dont les odeurs se déplacent dans l’air et sur le sol.
La plupart des gens ont l’habitude de voir un lapin s’arrêter et se tenir debout sur ses pattes arrière pour renifler l’air ou un chien alterner entre renifler le sol et l’air. Mais déchiffrer pourquoi les animaux adoptent ces comportements est un défi pour les scientifiques.
« Nous avons utilisé ce que nous savons sur la façon dont l’odeur est transportée par le vent et sur le sol pour mieux comprendre pourquoi les animaux adoptent ce comportement », explique le co-auteur principal Nicola Rigolli, chercheur postdoctoral au Machine Learning Genoa Centre, Dept Civil Chemical Génie de l’environnement, Université de Gênes, Italie. « Nous avons ensuite utilisé des techniques d’apprentissage automatique pour identifier la stratégie optimale pour localiser la source d’un parfum. »
Dans leurs expériences, l’équipe a créé des simulations informatiques de la façon dont les parfums se déplacent dans un environnement turbulent. Ils ont ensuite modélisé les avantages et les inconvénients des différentes approches qu’un animal pourrait adopter pour suivre une odeur. Les modèles montrent qu’un animal simulé par ordinateur conçu pour minimiser le temps qu’il faut pour suivre une odeur alternerait entre renifler l’air et lancer le long de la surface du sol pour trouver l’odeur.
Lorsqu’un animal est loin sous le vent de l’odeur, il s’arrête et se cabre pour sentir plus fréquemment car il est plus susceptible de capter une odeur lointaine dans l’air. En se rapprochant de la source de l’odeur, les animaux renifleront plus souvent le sol et s’arrêteront pour renifler l’air moins fréquemment.
« Les odeurs aéroportées sont rares et plus difficiles à suivre que les odeurs au sol, mais elles se déplacent plus rapidement et sur de plus longues distances. Les avantages de renifler près du sol ou dans les airs varient donc en fonction de la distance entre l’animal et la source de l’odeur », explique co-auteur principal Gautam Reddy. Reddy a mené l’étude en tant que chercheur postdoctoral au NSF-Simons Center for Mathematical and Statistical Analysis of Biology de l’Université Harvard à Cambridge, Massachusetts.
Les découvertes de l’équipe peuvent également s’appliquer aux créatures marines telles que les crabes ou les mollusques, qui semblent également déplacer leur corps à différentes hauteurs tout en suivant une source de nourriture potentielle. Mais les auteurs ont averti que le modèle est une version simplifiée de la vie réelle. Il ne tient pas compte de toutes les variables possibles susceptibles d’affecter le comportement des animaux. Par exemple, les animaux peuvent avoir une capacité de mémorisation des informations plus limitée qu’un ordinateur, et leurs limitations de mémoire peuvent influencer leur comportement.
« Nous espérons que nos résultats inspireront d’autres scientifiques à mener des expériences avec des chiens, des rongeurs et des animaux aquatiques qui peuvent nous aider à en savoir plus sur ces comportements dans des contextes réels », conclut l’auteur principal Massimo Vergassola. Vergassola a dirigé l’étude tout en travaillant d’abord à l’Université de Californie, San Diego en tant que professeur de physique, puis au Laboratoire de physique de l’École Normale Supérieure, Sorbonne Université, Paris, en collaboration avec son collègue auteur principal, Agnese Seminara, professeur de dynamique des fluides à l’Université de Gênes.
La recherche a été publiée dans eVie.
Nicola Rigolli et al, L’alternance apparaît comme une stratégie multimodale pour la navigation turbulente des odeurs, eVie (2022). DOI : 10.7554/eLife.76989