La photo ci-dessus est tirée du site TIFA’s photos et représente la face d’une libellule Orthétrum réticulé (orthetrum cancellatum).
La plupart des insectes ont des yeux composés qui leur donnent une image assez précise de leur environnement. Nombre d’entre eux ont aussi trois petits ocelles, c’est-à-dire trois yeux simples, disposés en triangle sur le front, voire le sommet de la tête. Ces yeux simples sont surtout sensibles à la lumière et nous avons appris que la sensibilité de ces yeux, le spectre lumineux qu’ils couvrent, permettent en particulier à nos abeilles de repérer le soleil, même par temps couvert, ce qui leur assure un précieux outil de navigation.
Rappelons au passage que le mot ocelle est masculin. D’ailleurs les textes scientifiques étrangers utilisent encore les termes latins et disent un ocellus, et des ocelli, comme nous disons nous en français un nucleus, mais des nuclei (sans s ni accent évidemment).
A quoi servent donc ces ocelli, ces ocelles, pour les autres insectes ? Pourquoi la luminosité ambiante nécessiterait-elle trois yeux supplémentaires et spécifiques ? Cette question, peu creusée jusqu’ici, est d’autant plus intéressante que ces trois ocelles ne sont pas forcément identiques. Il y en a souvent deux plus petits de chaque côté et un relativement plus grand au sommet du triangle.
Ainsi chez la libellule, en l’occurrence une espèce australienne de Dragonfly que les chercheurs de la Research School of Biological Sciences (RSBS) ont étudiée, l’ocelle médian est non seulement bombé comme les deux autres, mais il est plus grand que ses deux frères.
Josh Van Kleef, le doctorant qui a mené l’étude, explique : Les ocelles ont d’habitude une mauvaise résolution. On pensait qu’ils servent seulement à repérer les niveaux de luminosité et à stabiliser le vol, si la lumière baisse, l’insecte descend, si elle augmente, il monte.
En fait, les travaux ont montré que l’ocelle médian en fait beaucoup plus. Cette lentille simple contient environ 1500 récepteurs photosensibles. Ces récepteurs sont connectés à 11 gros neurones (cellules nerveuses) qui vont, tout au long du « cou » de la libellule, directement de la rétine aux centres moteurs de l’insecte. Le cheminement de la réponse visuelle à la modification de mouvement est direct et le réflexe au changement aperçu est extrêmement rapide. Nous avons maintenant démontré que les neurones de l’ocelle du milieu ont une résolution bien meilleure que ce que l’on pensait. Ils semblent se concentrer plutôt sur l’horizon que sur les niveaux moyens de luminosité.
Les Australiens ont ainsi créé un appareil spécial qui fournit des images en UV et en vert. On sait depuis longtemps que les larges neurones oculaires répondent aux longueurs d’ondes des lumières verte et UV mais on avait toujours testé séparément les deux lumières. Or l’appareil travaille en même temps sur les deux longueurs d’ondes. Il fournit des rangées d’images lumineuses. Si on les fait bouger devant les libellules, elles vont évidemment les détecter. Mais le passage d’une lumière à l’autre est également détecté par les neurones qui vont pouvoir les différencier, ce qui indique une perception par la libellule bien plus fine que ce qu’on croyait savoir jusqu’ici. Selon Van Kleef, la meilleure vitesse pour engendrer ce réflexe directionnel est de 750 degrés par seconde ! C’est évidemment extrêmement rapide mais cela correspond aux prédateurs très rapides (ou aux autres mâles très rapides en période d’accouplement) pour lesquels les réactions des libellules seront elles aussi extrêmement rapides. Nous avons tous vu comment une libellule, qui semble stationnaire au dessus d’une mare, peut soudain effectuer en quelques fractions de seconde un bond gigantesque par comparaison avec sa taille.
Profitons en pour rappeler ici que la libellule détient le record du vol en arrière chez les insectes. Les abeilles peuvent voler en arrière, elles aussi, mais l’opération est délicate, elle nécessite un positionnement difficile des ailes, elle ne se fera que sur quelques centimètres (au cours des vols d’orientation de jeunes abeilles ou d’observation d’exploratrices ou de reines fondatrices Bombus à la recherche d’un gîte) et à vitesse assez lente, tandis qu’une libellule peut voler plus d’un mètre vers l’arrière en quelques centièmes de seconde !
L’ocelle médian sert donc à déceler ces mouvements très rapides et à induire immédiatement la réponse correspondante. Réciproquement, c’est parce que les libellules peuvent faire des mouvements aussi rapides qu’elles ont besoin de déceler les mouvements de rapidité correspondante dans leur environnement et besoin de pouvoir stabiliser leur vol en même temps qu’elles se déplacent à une telle vitesse. Les mouvements plus lents, décelés par les gros yeux composés, mettront beaucoup plus de temps pour parvenir au cerveau, y être traités de synapse en synapse et renvoyer l’information vers les centres moteurs de l’insecte. Les mouvements décelés par l’ocelle médian sont, eux, dirigés, calculés, traités directement en une seul départ vers les centres moteurs.
NOTE GÉNÉRALE : LA VISION CHEZ LES LIBELLULES
- L’excellente vision des libellules participe de leur comportement, qu’il s’agisse de nourriture (la libellule est un prédateur, doté de larges mandibules) ou de recherche de partenaire. Deux gros yeux composés, jointifs et recouvrant presque toute la tête, sont faits d’ommatidies autonomes, composées chacune d’une lentille et d’un système de cellules photosensibles. Certaines libellules ont jusqu’à 30 000 ommatidies par oeil ! (On se souvient qu’une reine d’abeille a environ 3500 ommatidies par oeil composé, une ouvrière 5000, soit plus que la reine puisqu’elle en aura besoin pour son travail extérieur, et un faux-bourdon 7500, car lui doit pouvoir repérer une reine vierge de loin. Par contre son cerveau est moins gros et moins développé)
- Le cerveau de la libellule regroupe ces images pour en faire une information composée d’une mosaïques d’images, tout comme pour nos abeilles. Si la résolution de ces yeux composés n’atteint pas la qualité de celle d’un œil de vertébré, le système visuel de la libellule couvre tout de même 360° soit tout ce qui l’entoure. Surtout ces yeux sont sensibles aux mouvements, aux couleurs et à la lumière polarisée. Il semble que les libellules aient une bonne mémoire visuelle, ce qui leur permet d’avoir des habitudes dans le choix de leurs itinéraires, voire de leurs perchoirs. On a aussi constaté que l’installation d’un objet nouveau dans leur espace familier incitera l’insecte à dévier de son itinéraire pour aller l’inspecter. On pense aussi, mais bien des choses restent à vérifier et à mesurer, que les différentes ommatidies permettent un genre de vision stéréoscopique qui permet d’évaluer les distances et en particulier celle de la proie. Certaines espèces auraient une vision encore meilleure, ce qui leur permet de chasser à la nuit tombante, dans une lumière très faible.
- Quant aux ocelles, ils sont composés d’une lentille bombée et de plusieurs centaines de cellules photosensibles. Ils ne se focalisent pas sur une image mais recouvrent un espace angulaire assez vaste. Leur sensibilité extrême aux changements d’intensité lumineuse a fait penser d’abord qu’ils servaient surtout à maintenir la stabilité du vol.
Après ce rappel, revenons à l’ocelle médian de notre “dragonfly.”
L’auteur de l’article, David Salt, a posé une question piège au chercheur qui lui disait travailler avec des libellules locales capturées dans les ruisseaux voisins : Puis qu’elles sont si rapides, comment peut-il les attraper si facilement avec un simple filet à papillons ? La réponse montre bien la différence entre deux mondes dont les repères ne sont pas les mêmes : Durant la saison des amours, dit Josh Van Kleef, les mâles s’intéressent aux autres mâles qu’ils combattent et aux femelles qu’ils cherchent à attraper. Toute cette foule resserrée dans un petit espace n’a d’yeux (et d’ocelles !) que pour les membres de la même espèce et le gros humain lent à côté d’eux ne les intéresse plus. Ce dernier peut alors travailler.
Mais si le gros humain veut chercher à comprendre, c’est aussi pour pénétrer ce monde des très petits et y puiser des idées à imiter. Parmi les sponsors des travaux australiens figure l’aviation militaire étasunienne. Pour le développement des micro aéronefs, de tous ces petits robots dont l’envergure fait moins de 30 cm, les capacités des libellules à localiser et cibler avec une telle précision et une telle rapidité sont un merveilleux exemple pour les concepteurs. Van Kleef précise : Les libellules sont les reines des êtres volants. Si nous arrivons à comprendre comment elles dirigent leurs mouvements de vol, nous aurons une bonne base de départ pour la programmation des micro aéronefs.
Il est vrai que pour l’instant les concepteurs font déjà face à un joli challenge car la miniaturisation des véhicules aériens pose d’immenses problèmes de stabilité, de direction, de reconstitution des forces en jeu dans le vol et la portance, tous problèmes plus faciles à résoudre avec des aéronefs plus grands, plus lourds, plus stables.
Et voilà pourquoi l’ocelle médian de la libellule suscite tant d’intérêt.
Quant aux autres ocelles, ces « faux yeux », ces taches ronde de couleur que l’on trouve pèle-mêle sur les ailes de certains papillons, la peau de certains lézards, les feuilles de certaines plantes, les nageoires de certains poissons, la fourrure de certains félins, parfois seulement en période sexuelle, parfois en permanence, on n’en sait guère plus que pour les trois petits yeux sur la tête de nos insectes. Peut-être même moins. Sont-ils une marque pour attirer les femelles, un camouflé pour effrayer les prédateurs, autre chose ? Quant on y regarde un peu de près, les hypothèses fabriquées à la hâte par les naturalistes tiennent très mal la route.
Il y a encore plein de choses à trouver dans le grand livre de la vie.
Sources :
- ScienceWise (juillet-août 2008) Magazine scientifique de l’Université Nationale Australienne – Vol 5 N° 4 : sciencewise.anu.edu.au/
Publié dans Abeilles & fleurs N° 704 d’avril 2009.