La dynamique des essaims de moucherons

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20 octobre 2017

Une équipe de l’Université de Rome “La Sapienza”, en collaboration avec des chercheurs de l’Institut des Systèmes Complexes du Cnr, a analysé les trajectoires des essaims de moucherons et a découvert qu’ils ne se déplacent pas au hasard, mais répondent aux lois d’échelle de la dynamique. L’étude a été publiée sur Nature Physics.

Observant une nuée de moucherons, il semble que chaque insecte se déplace au hasard, attiré par un point de référence comme une flaque d’eau ou un réverbère. Cependant, ce n’est qu’une apparence : en effet, là où semble régner un grand désordre, en vérité il existe une très forte corrélation entre les mouvements des insectes.

Les responsables de ce projet de recherche sont Irene Giardina, professeure de physique théorique à l’Université de Rome “La Sapienza”, et Andrea Cavagna de l’Institut des Systèmes Complexes (ISC-CNR), responsable du groupe CoBBS (Collective Behaviour in Biological Systems). Les chercheurs ont recueilli les données expérimentales à partir de l’analyse des mouvements des essaims de moucherons et démontré l’utilité d’une approche de physique statistique pour comprendre des phénomènes collectifs en biologie.

Les chercheurs ont enregistré des séquences d’images stéréoscopiques du parcours de chaque moucheron et, après les avoir transformées en trajectoires 3D grâce à un logiciel, ils ont effectué une analyse statistique. L’équipe a observé des corrélations espace-temps entre les vitesses de mouvement des moucherons : les chercheurs ont ainsi calculé quantitativement l’influence d’un simple individu sur le comportement d’un autre individu du même groupe, à un temps et une position donnés.

L’analyse statistique permet de déterminer la dimension des régions à l’intérieur d’un essaim de moucherons qui se comportent de façon coordonnée, ainsi que la manière dont les relations d’influence mutuelle entre les insectes déclinent avec le temps. Ce temps de déclin change dans chaque essaim analysé et, comme démontré par les chercheurs, les essaims avec des régions coordonnées plus grandes ont des temps de déclin plus longs. En outre, l’étude a démontré que les corrélations espace-temps de toutes les nuées ont la même tendance, donc elles obéissent à des “lois d’échelle”, une propriété fondamentale pour décrire tous les essaims de façon universelle et pour modéliser les comportements des groupes.

L’étude représente une étape importante dans l’application des méthodes de la physique statistique aux systèmes biologiques et fournit également des résultats expérimentaux solides avec lesquels toutes les théories futures en matière d’essaims et de mouvements collectifs devront se confronter.

Source : https://www.galileonet.it/2017/10/come-ballano-i-moscerini/

Plus d’informations : http://www.nature.com/nphys/journal/v13/n9/full/nphys4153.html?foxtrotcallback=true

Rédacteur : Rossana Moselli, rossana.moselli[a]institutfrancais.it

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