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La vision chez l'abeille - un sens très complexe

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La vision chez l'abeille - un sens très complexe

Message par Admin le Dim 14 Aoû - 14:00

La vision chez l'abeille - un sens très complexe



par F. Anchling


avec l'aimable autorisation de la
revue Abeille de France





Lorsque l'apiculteur regarde la tête
de ses abeilles et qu'il voit ses deux grands yeux composés immobiles
disposés de chaque côté de la tête et en plus les trois ocelles
implantées sur le front ou vertex, il se pose immanquablement la
question : avec ces deux grands yeux, mes abeilles peuvent-elles voir la
même chose que moi, ou les voient-elles autrement ? et pourquoi encore
des yeux sur la tête ?

La nature faisant bien les choses, pour quelles raisons et dans quelles
situations la vision par l'abeille de son environnement, est-elle plus
avantageuse ou désavantageuse. Aucun animal ne voit la même chose disent
les scientifiques ;il existe autant de forme de vision qu'il existe de
types d'yeux et d'espèces : plus d'un million. Si toutes les sortes
d'yeux sont dans la nature, c'est parce que la vision de chaque espèce
est adaptée à son mode de vie. Il faut des yeux pour fuir, pour tuer,
pour se déplacer ou encore pour séduire. Plus un animal a des rapports
riches avec son environnement, plus ses organes des sens sont complexes
et c'est particulièrement vrai pour la vision, et la vision chez
l'abeille.






Oeil de l'abeille : C cornée, Cr
cristallin, BR bâtonnet rétinien, NO nerf optique.


Aux points A, B et C, situés dans le champ visuel,
correspondent les points-images rétiniens a,b et c ; l'image qui se forme
est donc droite.




Vision normale


Vision Abeille














Différences entre les yeux de l'homme et ceux de l'abeille.

Les abeilles possèdent nos cinq sens et d'autres encore, mais
l'organisation et l'anatomie de leurs organes sensoriels sont très
différentes des nôtres. Leurs yeux ne sont en rien comparables aux
nôtres qui se présentent comme des appareils photographiques miniatures:
la lumière pénètre dans
l'œil au travers d'une grande lentille, le cristallin, qui focalise
l'image sur un film photosensible, la rétine. C'est par son
intermédiaire que nous avons conscience des images qui surgissent et
s'évanouissent au rythme des mouvements de nos yeux, accompagnées de
leurs jeux d'ombres et de lumières. Les minuscules cellules nerveuses de
la rétine agissent pour accentuer certains éléments et structurer
l'image, avant de la transmettre au cerveau en réunissant tous ces
filets nerveux dans le nerf optique.
Chez presque tous les invertébrés dont l'abeille, les yeux sont à
facettes: c'est-à-dire composés de nombreuses petites lentilles ou
ommatidies. L'ouvrière possède 4500 facettes par œil; la reine, pour
qui la vision est de peu d'utilité n'en a que 3500. Quant au mâle, il
est primordial qu'il soit capable de repérer une reine à grande
distance, s'il veut être le premier à la féconder: ses yeux ont 7500
facettes chacun.

Chaque ommatidie se présente et fonctionne comme un récepteur visuel
indépendant qui capte la partie du champ visuel situé juste devant lui,
mais aucune image ne s'y forme: celle-ci est recomposée à partir des
informations transmises par l'ensemble des facettes. Un objet situé dans
le champ visuel de l'œil de l'abeille émet des rayons dans toutes les
directions, intéresse l'œil dans sa globalité, mais seul le rayon dirigé
exactement dans l'axe du rabdomère ou bâtonnet rétinien sera
enregistré.

Chaque ommatidie se compose :
























d'une lentille frontale
recouverte de chitine, comme la cuirasse qui protège le corps de
l'insecte (ce revêtement correspond à la cornée de notre œil);
d'un cône cristallin transparent qui réfracte la lumière;
d'un récepteur
photographique (cellules réceptrices de lumière appelées aussi cellules
rétinales) ; Les photorécepteurs sont rangés en rayons, comme les
tranches d'une orange;
de cellules pigmentées
qui séparent les ommatidies les unes des autres comme le ferait un doigt
de gant. Les cellules pigmentées travaillent pour que seuls les rayons
lumineux parallèles à l'axe de l'ommatidie atteignent les
photorécepteurs du bâtonnet rétinien ( le rabdomère) et déclenchent
l'impulsion nerveuse. Les rayons lumineux obliques sont absorbés par la
paroi noire des cellules pigmentées;
des cellules réceptrices
sensibles à la couleur. Le système de vision de l'abeille est
trichromatique et ressemble en beaucoup de points à celui de
l'homme (voir plus loin).
Comment l'abeille voit-elle son environnement ?

Chaque ommatidie ne saisit qu'un point lumineux de l'image entière. Le
rassemblement de tous ces points de lumière construit une photo
granuleuse, en canevas, comme la trame des journaux ou des magazines. On
ne sait pas exactement comment le cerveau de l'abeille interprète ces
images, car le cerveau de l'abeille possède cent fois moins de
connections nerveuses visuelles que le notre, mais cette économie est
indispensable compte tenu de la petite taille de l'insecte.

La capacité de déchiffrage de l'œil de l'abeille est plus faible que
celle de la plupart des vertébrés. Il a été mesuré que l'abeille ne
décrypte que le 60eme de ce que voit
l'œil humain. Cela signifie que deux obstacles distincts, que l'homme
peut distinguer séparément à une distance de 18 m ne seraient vu
distinctement par l'abeille qu'à partir de 30 cm. Plus l'objet est loin,
moins de facettes voient l'objet et plus difficilement il est
déchiffrable. La complexité de
l'œil interdit toute possibilité de précision. Ce qui signifie que si
l'homme avait un œil
complexe pour les mêmes possibilités il devrait avoir 1 m de diamètre.
Inversement, si l'abeille avait un œil photographique comme l'homme,
pour le même résultat qu'un œil à facettes, il serait beaucoup plus
lourd que l'abeille elle-même.

Doit-on en déduire que l'abeille voit moins bien que l'homme ?

La réponse n'est pas évidente ; car l'abeille voit autrement et de plus à
l'heure actuelle nous ne savons pas comment son cerveau interprète
l'image. Par contre l'œil complexe à un grand avantage. Quand un objet
se déplace dans le champ de vision, les ommatidies sont actionnées ou
éteintes à tour de rôle. Il résulte de cet effet de compilation que les
insectes peuvent bien mieux estimer si un objet est en mouvement ou s'il
est immobile, et réagir en conséquence. Par exemple, on a constaté que
les butineuses visitent avec plus d'empressement les fleurs ballottées
par le vent que celles qui sont immobiles. Le décryptage de l'image est
plus efficace avec un oeil complexe qu'avec
l'œil humain, car l'œil complexe procure de loin une plus grande
rapidité d'analyse, une fréquence plus élevée de vision séquentielle.

Les modifications du champ de vision, dont la fréquence est supérieure à
20 fois par seconde, sont perçues par
l'œil humain comme une image continue. Chez l'abeille, la taux de vision
séquentielle est largement supérieur à 100 fois par seconde. Ainsi un
film d'Hollywood serait pour l'abeille une suite d'images immobiles et
de noirs. Les tours de passe-passe sont facilement décryptés par
l'abeille, car les mouvements de la main sont moins rapides que la
vision par son oeil complexe.

L'avantage d'un oeil complexe pour des insectes vivant de pillage est,
par exemple qu'ils peuvent traverser une forêt compacte sans se cogner
et capturer d'autres insectes volant eux aussi à grande vitesse, ou bien
sûr faciliter leur échapper. Les yeux complexes sont ainsi les mieux
appropriés et les plus aptes pour constater de très faibles
modifications d'une image ou d'un mouvement en un très court instant.

L'œil dont la nature a doté l'abeille est-il le mieux adapté à son mode d'existence
?


A partir des caractéristiques physiologiques d'un organisme,
de son mode de vie et de son espace vital, on peut risquer certaines
déductions : quels facteurs importants pourraient influencer sa vie et
sa survie. Mais ceux-ci ne correspondent pas impérativement à la
réalité. C'est une stratégie heureuse de la nature, le développement
d'un mode de vie qui comporte une grande variabilité de caractères :
variations génétiques ou mutations à partir desquelles il y a des
spécialisations qui leur permettent de s'adapter parfaitement à leur
environnement.
Tous les insectes sont nantis d'yeux complexes et cependant colonisent
les espaces de vie les plus diversifiés, nécessitant une grande
variabilité de systèmes de vision. Il existe des insectes volants
diurnes et d'autres nocturnes ; volants qui se déplacent très vite ou
marchent très lentement. Et malgré ces différences l'anatomie de base de
leurs yeux est identique, bien qu'elle ne soit pas forcément idéale.
C'est bien souvent le cas de la multitude d'insectes de toutes sortes,
de toutes tailles qui pullulent dans notre environnement.
Pour l'abeille le plus important est d'apercevoir à temps des objets en
mouvement, comme d'autres abeilles ou des prédateurs, et le sol défilant
sous elle lorsqu'elle vole à 7 mètres par seconde.

Le monde vu au travers d'un œil d'abeille.

C'est Karl von Frisch, prix Nobel 1973 pour ses travaux sur la vision
de l'abeille, qui au début du siècle découvrit que l'abeille est capable
d'identifier des formes et des couleurs. En conclusion de très
nombreuses expériences il se rendit compte que l'abeille est incapable
de différencier des formes massives entre elles (par exemple : un carré
d'un cercle ou d'un triangle). De même des formes découpées diverses lui
posent problème. Par contre elle fera très bien la différence entre des
formes pleines et des formes découpées.

La manière si différente de la nôtre d'identifier les formes, est la
conséquence de l'immobilité des yeux de l'abeille. Elle est incapable de
les faire pivoter pour diriger son regard vers un objet qui
l'intéresse.

Un chercheur du Centre for Visual Sciences de l'Université Nationale
d'Australie, Monsieur Andrew Giger, a conduit de nombreuses recherches
sur la vision de l'abeille, dont nous vous avons déjà entretenu dans la
rubrique " La Revue des Revues ".A l'aide d'un programme qu'il a créé,
ce chercheur a construit une simulation qui permet d'observer un objet
pratiquement comme à travers l'œil d'une abeille. Il avait besoin de ces
formes pour entraîner des abeilles et obtenir certaines précisions sur
les capacités de leur vision. Son programme permettait de transférer
l'image par points sur un récepteur reconstituant une ommatidie. Avec
étonnement il s'aperçut que l'abeille a beaucoup de difficultés à
reconnaître des figures complexes fortement déformées par la forme en
coupole de la surface de son œil. Ce n'est qu'au centre de l'image que
l'on retrouve à peu près la forme de l'objet mais avec des contours
moins précis.

Il a publié sur Internet http://cvs.anu.au/andy/beye/beyehome.html
le résultat de ses expériences (dont certaines ci-dessous).

Comment le cerveau de l'abeille traduit-il ces images, et quelles suites
en résultent lorsqu'elle étudie un objet avec ses deux yeux n'est pas
encore expliqué.

Son pouvoir séparateur peu prononcé dans l'espace, est compensé par un
surprenant pouvoir de résolution dans le temps. On comprend dès lors que
les abeilles fassent moins attention à des formes inertes et à des
surfaces bien délimitées, qu'aux changements qui s'opèrent dans leur
champ visuel, et que ce soient les images très découpées qui les
frappent surtout.

Origine et évolution de l'œil

Sous le titre " Comment avons nous appris à voir " la revue " Bild der Wissenschaft "
a rapporté la stupéfiante évolution de l'œil. Depuis plusieurs siècles
les biologistes se disputent pour expliquer comment s'est développée la
grande multiplicité de type d'œil. Pendant que les uns prétendent qu'un
œil unique, il y a 540 million d'années est à l'origine de tous les
types d'yeux, les autres pensent que les yeux se sont développés et ont
évolués 40 à 65 fois indépendamment les uns des autres. Et ceci en peu
de temps car tous les types d'yeux actuels existaient déjà il y a 440
million d'années.

Il ne fait aucun doute que les yeux, même si à l'origine ce n'étaient
que des cellules sensorielles réagissant à la lumière, représentaient un
atout considérable pour la recherche de nourriture ou pour reconnaître
un prédateur, et par la même assuraient aux voyants les meilleures
chances de survie.

Ainsi celui qui avait la meilleure vue avait le maximum de chances; ceci
conduisit à une espèce de " course aux armements "lors du développement
des yeux. Du simple œil qui ne distinguait qu'un halo lumineux, se sont
développés des yeux plats qui permettent déjà de regarder dans une
direction, puis des yeux enfoncés plus précis et enfin des yeux dans des
orbites avec lesquels les animaux peuvent voir avec un regard perçant
bien que peu lumineux.
C'est seulement avec la découverte des lentilles qu'il devint possible
d'avoir une vision claire et perçante. Tous les animaux n'ont pas
profité avec égalité de cette avancée :les loups, les lapins, les cerfs
et les bovins ont une vision relativement faible ; heureusement au
centre de leur rétine un filet avec une grande concentration de cellules
optiques leur permet de distinguer si quelque chose d'inquiétant
pointe à l'horizon.

Pour information, voici quelques chiffres concernant l'acuité de la
vision chez certains animaux, en partant de l'aigle comme base.

Aigle 100%,homme 52%, pieuvre 32%, araignée 9%, chat 7%,poisson rouge
5%, Rat de laboratoire 0,7%, mouche drosophile 0,07%, ver planaria
0,009%.





La vision des couleurs.

De même la vision des couleurs ne s'est pas développée uniformément. Il
existe de grandes différences dans les longueurs d'ondes du spectre de
la lumière vue par l'homme ou l'abeille, mais aussi chez d'autres
animaux. Chats et chiens ne distinguent pas le rouge du vert et ne
voient le monde qu'en mat. Alors que les oiseaux, les poissons et les
reptiles distinguent 4 couleurs dont les ultraviolets et la lumière
moralisée, cette capacité disparut il y a 65 millions d'années chez les
mammifères nocturnes.

On a découvert que les singes d'Afrique et d'Asie qui avaient perdus la
vision trichromatique, la retrouvèrent il y a 50 millions d'années car
le gène des bâtonnets rétiniens à la suite d'une concentration suivie
d'une mutation leur permit de distinguer à nouveau le rouge du vert. On
explique cette mutation par le fait qu'ils ont besoin de reconnaître
plus rapidement les jeunes feuilles rouges tendres qui sont plus
nourrissantes et plus digestives.

L'homme possède trois sortes de cellules réceptrices de la couleur,
d'une grande sensibilité dans différentes zones du spectre de la
lumière. De même l'abeille a une vision trichromatique (3
couleurs).Chaque ommatidie contient neuf cellules réceptrices : quatre
sont sensibles au vert, deux au bleu et deux à l'ultraviolet que l'homme
ne perçoit pas. Par contre l'abeille n'est pas sensible au rouge. Ces
huit cellules fournissent à l'abeille une image colorée de son
environnement dont le rouge est absent, mais sensible à l'ultraviolet.
La 9e cellule est sensible à la lumière polarisée mais ne participe pas à
la reconnaissance des formes.

C'est aussi Karl von Fritsch qui démontra la vision des couleurs par
l'abeille à la suite de très nombreuses expériences conduites pendant
plusieurs années.

La sensibilité aux ultraviolets fut pour lui une incroyable découverte.
En effet, les fleurs qui nous paraissent uniformément colorées sont bien
différentes vues par l'abeille. Les ultraviolets font apparaître des
lignes qui convergent des pétales vers le cœur de la fleur la où se
trouve le nectar. Il y a quelques temps, à Berlin, on a mis au point une
nouvelle méthode de mesure du spectre floral qui permet des
reproductions à l'aide de couleurs fausses.(bleu pour ultraviolet, vert
pour bleu, rouge pour vert). Les excitations relatives des cellules
rétiniennes sont ainsi reproduites en prenant en compte les capacités de
résolution de l'œil de l'abeille pour chaque point de l'image. De cette
façon on a une description adéquate et une analyse du signal de la
plante et aussi la traduction de l'interaction entre la fleur comme
émetteur de signal et l'abeille comme récepteur de signal. Par exemple
une orchidée qui nous paraît uniformément rougeâtre est en réalité
colorée avec une multitude de nuance qui sont saisis par les cellules
rétiniennes.

La partie haute est captée par les cellules du vert, la partie basse par
les cellules du bleu et de l'ultraviolet. Ainsi on peut comprendre
comment l'abeille décrypte une fleur.

Quelle est l'utilité des ocelles ?

On trouve des ocelles chez de très nombreux invertébrés comme les vers,
les escargots, les crabes et les insectes dont les abeilles. Elles sont
organisées en triangle. Chaque ocelle contient une couche de cellules
photo sensibles, qui peuvent donner des impulsions transmises aux fibres
nerveuses et dans le cas de l'abeille une lentille concentre la lumière
sur cette couche de cellules.

Les ocelles distinguent la lumière et l'obscur et rendent ainsi,
l'animal capable de situer l'emplacement et le mouvement d'un objet.
Elles ne donnent aucune image, mais permettent à l'insecte volant de
stabiliser sa ligne de vol par rapport à l'horizon. On peut dire que le
corps en vol est bien stabilisé, quand les deux ocelles supérieures sont
bien éclairées et que l'ocelle inférieure qui est dirigée sur
l'horizon absorbe moins de lumière. Dans la ruche, les ocelles
permettent à l'abeille à s'orienter vers la sortie.

Quelques exemples de ce que l'on peut attendre des yeux.

Les oiseaux possèdent de loin les meilleurs yeux. Ils profitent de deux
centres pour l'acuité de la vue, dans lesquels, non seulement la
concentration des bâtonnets rétiniens est très élevée, mais aussi la
transmission des informations est spontanée. Dans cette zone de fibres
nerveuses chaque cellule sensorielle est reliée à sa propre cellule
nerveuse qui transmet les informations, pendant que dans les zones du
pourtour de nombreuses cellules sensorielles sont reliées ensemble à une
seule fibre nerveuse. De plus dans ce centre d'acuité visuelle on ne
trouve aucun vaisseau sanguin absorbant une partie de la luminosité
comme dans les autres zones de fibres nerveuses.

Avec ces deux centres les oiseaux en vol peuvent fixer une proie et en
même temps naviguer sans problème. De plus leur capacité à détecter le
plan de vibrations de la lumière polarisée les guide. Dans leur
recherche de proies comme les souris ces oiseaux sont aussi aidés par
les ultraviolets; en effet l'urine des souris émet de très fortes
radiations en ultraviolet.

Les oiseaux sont avant tout des yeux. Leurs yeux occupent la plus grande
partie de la tête et peuvent ainsi absorbés beaucoup de lumière. Chez
le hibou le poids des yeux équivaut au 1/3 du poids du cerveau. ( chez
l'homme seulement 1%). Le hibou est ainsi capable de
distinguer une allumette allumée à deux kilomètres de distance.

Le fait que nous autres hommes, mais aussi nos animaux de compagnie
n'ayons pas une vue aussi perçante ne constitue pas un handicap dans la
grande compétition de la nature ; nous avons d'autres sens comme l'ouïe,
l'odorat, le toucher qui rétablissent l'équilibre.




F. Anchling


Bibliographie :

IMKER FREUND - Juillet et Août 2002
Vie et Mœurs des Abeilles - Karl von Frisch
Les Abeilles - J. GOULD et C. GOULD

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Date d'inscription : 27/08/2010

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