[biologie] Vision des couleurs chez Myrmica sabuleti, vision des couleurs et intensités lumineuses Options

[sipatte]

La perception visuelle des couleurs par les ouvrières de la fourmi Myrmica sabuleti (M.-C. Cammaerts)

Résumé
Les ouvrières de Myrmica sabuleti distinguent deux appareillages expérimentaux de couleur
différente. En forte lumière, leur discrimination est très significative. Leur sensibilité est
faible au niveau du rouge et maximale au niveau du jaune et du bleu. En faible lumière, ces
fourmis discriminent moins bien deux couleurs l’une de l’autre. Elles cessent alors d’être
sensibles au rouge, et, pour les autres couleurs, leur sensibilité se décale vers des longueurs
d’onde plus petites. Les ouvrières de Myrmica sabuleti distinguent très bien, en forte lumière,
le rouge, le jaune, le vert, le bleu ainsi que le violet d’une palette de gris, discriminant alors
surtout le jaune et le bleu. En faible lumière, leur distinction est en général moindre et
maximale pour le vert et le violet. Les ouvrières de M. sabuleti pourraient donc avoir des
seuils chromatiques différents pour différentes longueurs d’onde, une hypothèse en cours de
vérification. En lumière ultraviolette, ces ouvrières distinguent un appareillage creux et noir
présenté sur leur aire de récolte blanche. Leur perception visuelle, d’une part de la lumière
visible, d’autre part de la lumière ultraviolette, leur confère peut-être une certaine vision de la
perspective (cette perception de la perspective a été révélée lors d’une étude antérieure).

Introduction
Après avoir étudié diverses caractéristiques de la vision des ouvrières deMyrmica sabuleti,
ainsi que la sensibilité de ces fourmis à la lumière, nous avons entrepris d’en étudier la
perception visuelle des couleurs.
La vision des couleurs a été amplement étudiée chez bien des Vertébrés et des Invertébrés
(Odonates, Coléoptères, Lépidoptères, Hyménoptères) (Autrum, 1981) mais, jusqu’à ce jour,
aucune fourmi pourvue de yeux relativement petits, comme le sont les M. sabuleti, n’a fait
l’objet d’une telle étude.
Union Internationale pour l'Etude des Insectes Sociaux, Colloque annuel de la section française -
Université d'Avignon et des pays de Vaucluse, Avignon, 24-27 Avril 2006

Matériel et méthodes
Dix sociétés de M. sabuleti furent récoltées en Ardenne Belge et subdivisées en trente sociétés
expérimentales démographiquement similaires, et maintenues au laboratoire dans des bacs en
polyéthylène, les fourmis nichant dans des tubes à moitié remplis d’eau.
La discrimination par les fourmis entre deux couleurs fut analysée par le biais de
conditionnements opérants différentiels portant sur deux appareillages pyramidaux chacun
d’une couleur différente ( = premières expériences). La discrimination entre une couleur et
une palette de gris fut étudiée sur base de conditionnements opérants différentiels utilisant des
hexagones formés de six triangles équilatéraux chacun d’un gris différent et sur lequel
hexagone un triangle équilatéral (de même dimensions) d’une couleur précise était posé ( =
secondes expériences). La perception de la lumière ultraviolette par les ouvrières de M.
sabuleti fut étudiée en conditionnant les fourmis (par simple conditionnement opérant) à des
appareillages expérimentaux noirs et creux, sous lesquels elles devaient aller s’alimenter ( =
troisièmes expériences). Leur locomotion à l’intérieur de cercles de 12 cm de diamètre centrés
sur les appareillages furent ensuite analysée selon la méthode décrite dans Cammaerts-Tricot
(1973).

Résultats
Discrimination entre deux couleurs différentes (premières expériences) (Tab. 1)
En lumière intense, les ouvrières de M. sabuleti ont distingué l’une de l’autre les deux
couleurs de chaque paire de couleurs présentée. Leur sensibilité s’est avérée être faible pour
des longueurs d’onde correspondant à du rouge et maximale pour des longueurs d’onde
correspondant à du jaune et à du bleu. En lumière peu intense, ces mêmes ouvrières n’ont plus
distingué les couleurs rouges du noir, mais ont encore discriminé l’une de l’autre les couleurs
de toutes les autres paires de couleurs présentées. Leurs plus grandes sensibilités se situaient
cette fois au niveau de longueurs d’onde correspondant au jaune-vert et au bleu-violet. Leur
sensibilité aux longueurs d’onde se décale donc vers des longueurs d’onde plus petites quand
l’intensité de la lumière diminue.
Avant d’affirmer que, dans cette expérience, les fourmis distinguent non pas des différences
de contraste mais bien des différences de couleurs, il convient d’étudier leur discrimination
entre chaque couleur d’une part et différents gris d’autre part, ce qui est effectué dans
l’expérience suivante.
Tableau 1. Discrimination, par les ouvrières de Myrmica sabuleti, entre deux couleurs
La discrimination par les fourmis est quantifiée par la différence entre le pourcentage moyen
de bonnes réponses obtenues après 6 et 9 jours de conditionnement à une couleur et le
pourcentage initial existant avant conditionnement. Couleurs présentées Sous 10.000 lux Sous 600 lux

En lumière intense, les ouvrières de M. sabuleti ont distingué le rouge scarlet, le jaune, le vert,
le bleu ainsi que le violet d’une palette de six gris différents. Les couleurs les mieux
distinguées furent le jaune et le bleu. En lumière peu intense, ces même fourmis n’ont que
faiblement distingué le rouge scarlet des gris, mais ont relativement bien distingué les autres
couleurs des gris présentés. Les couleurs les mieux distinguées furent cette fois le vert et le
violet. Nous retrouvons donc le décalage des sensibilités des fourmis vers les plus petites
longueurs d’onde, suite à une diminution de l’intensité lumineuse.
Tableau 2. Discrimination, par les ouvrières de Myrmica sabuleti, entre une couleur et une
palette de six gris.
La discrimination par les fourmis est quantifiée par la différence entre le pourcentage moyen
de réponses à la couleur et le pourcentage moyen de réponses aux gris remplacés par la
couleur. Couleurs Sous 10.000 lux Sous 600 lux

Perception de la lumière ultraviolette (Tab. 3)
Les ouvrières de M. sabuleti conditionnées sous lumière ultraviolette à répondre à un
appareillage noir et creux ont parfaitement répondu, sous cette lumière, à cet appareillage.
Elles l’ont donc bien perçu. Leur réponse fut d’ailleurs quelque peu supérieure à celle obtenue
en lumière visible (nombres moyens d’ouvrières ayant répondu au cours de deux tests réalisés
chaque fois lors de deux expériences : en UV : 3,62 ; en lumière visible : 2,79). Ceci résulte
d’une locomotion plus lente et davantage directionnelle en lumière ultraviolette (orientation
des ouvrières vers l’appareillage : en UV : 46,3 degrés angulaires ; en lumière visible : 58,5
degrés angulaires ; vitesse linéaire des ouvrières : en UV : 8,8 mm/sec ; en lumière visible :
12,0 mm/sec).

Conclusion
Le présent travail montre que les ouvrières de M. sabuleti distinguent l’un de l’autre des
éléments différemment colorés, et voient aussi en éclairage ultraviolet uniquement.
Il est possible que leur vision de la perspective (fait révélé par Cammaerts, 2004) résulte de
leur sensibilité d’une part à la lumière visible (pour nous) et d’autre part à la lumière
ultraviolette.
La sensibilité des ouvrières de M. sabuleti aux différentes longueurs d’onde varie en fonction
de l’intensité de la lumière. Une certaine adaptation concernant la sensibilité aux longueurs
d’onde pourrait donc se produire en fonction de changements d’intensité lumineuse, tout
comme une adaptation de la sensibilité à la lumière (visible) se réalise suite à un changement
d’intensité lumineuse (Cammaerts, 2005). De telles adaptations ont été mises en évidence
chez Formica polyctena par Menzel & Knaut (1973). Nous tentons actuellement de préciser
les seuils chromatiques et achromatiques des ouvrières de M. sabuleti sous deux intensités
lumineuses différentes : nous pouvons d’ores et déjà affirmer que ces seuils dépendent des
longueurs d’onde présentées.

On admet communément que les fourmis ne sont guère sensibles au rouge. Mais Depickère et
al. (2004) ont montré que lorsque des ouvrières de Lasius niger passent de l’obscurité à un
éclairement rouge, leur comportement agrégatif change. Le présent travail montre que les M.
sabuleti voient le rouge sous haute intensité lumineuse, mais non sous faible intensité. Nos
déterminations (en cours) des seuils chromatiques et achromatiques semblent révéler qu’après
être restées dans l’obscurité durant quelques jours, les M. sabuleti sont plus sensibles aux
diverses longueurs d’onde, celles correspondant au rouge y compris. Nous pourrons donc sans
doute rendre compte des contradictions entre divers auteurs à propos de la vision du rouge par
les fourmis.
Le travail publié le plus semblable à celui que nous présentons ici est celui réalisé par Kretz
(1979) sur la fourmi « à grands yeux » Cataglyphis bicolor, l’auteur procédant comme nous
par conditionnement opérant différentiel. Au terme de son travail, Kretz (1979) présente un
« colour diagram » très semblable à celui que nous allions proposer pour M. sabuleti,
comprenant, comme nous l’avions imaginé, une couleur « ant-purple » que nous ne voyons
pas.

Remerciements
Nous tenons à remercier très sincèrement Mr le Prof. Louis De Vos et MM Claude
Bourtembourg et Roger Cammaerts qui nous ont très efficacement épaulées durant toute la
réalisation du présent travail.

Références
Autrum H. (1981) Comparative Physiology and Evolution of Vision in Invertebrates. C :
Invertebrate Visual Centres and Behavior II, Handbook of Sensory Physiology, Vol VII/6B,
Springer-Verlag, Berlin, pp. 2-91.
Cammaerts M.-C. (2004) Some characteristics of the visual perception of the ant Myrmica
sabuleti, Physiol. Entomol. 29, 472-482.
Cammaerts M.-C. (2005) Sensitivity and adaptation of Myrmica sabuleti workers
(Hymenoptera : Formicidae) to light, Myrmecologishe Nachrichten 7, 77-86.
Cammaertsd-Tricot M.-C. (1973) Phéromones agrégeant les ouvrières de Myrmica rubra, J.
Insect Physiol. 19, 1299-1315.
Depickère S., Fresneau D., Deneubourg J.-L. (2004) The influence of red light on the
aggregation of two castes of the ant, Lasius niger, J. Insect Physiol. 50, 620-635.
Kretz R. (1979) A behavioral analysis of colour vision in the ant Cataglyphis bicolor
(Formicidae, Hymenoptera), J. Comp. Physiol. 131, 217-233.
Menzel R., Knaut R. (1973) Pigment movement during light and chromatic adaptation in the
retina cells of Formica polyctena (Hymenoptera, Formicidae), J. Comp. Physiol. 86, 125-138.

[sipatte]

Même les ouvrières de fourmis avec de petits yeux distinguent les couleurs, notamment quand la luminosité est forte.
Les M. sabuleti sont plus sensibles aux couleurs bleues et jaunes.
La couleur rouge est la moins bien détectée.

Toutefois, lumière rouge ne veut pas dire absence de lumière :

On admet communément que les fourmis ne sont guère sensibles au rouge. Mais Depickère et
al. (2004) ont montré que lorsque des ouvrières de Lasius niger passent de l’obscurité à un
éclairement rouge, leur comportement agrégatif change.

Par faible lumière, la teinte rouge est perçues comme une teinte grise.
La lumière rouge est perçue comme une lumière blanche d'intensité équivalente.

Il n'y a pas que des avantages à être une fourmi : "c'est qui ce drôle de bonhomme "

[jean saul...]

Il n'y a pas que des avantages à être une fourmi : "c'est qui ce drôle de bonhomme "

Je sais pas qui c'est, mais il me fait peur avec son fouet et son air d'alcoolique

[Lemoine]

Je me demande si elles perçoivent des formes complexe? si oui, peut etre qu'elle serais capable d'evoluer dans (voir d'analyser) leur biotope d'une façon "plus autonome", sans "betement" suivre la trace olfactive la plus forte? je ne sais comment dire; peut etre que leurs sorties sont plus ciblées/complexe qu'un vulgaire ratissage du terrain "au petit bonheur, la chance..."? euh, oui pas claire tout ça, j'espere que vous voyez l'idée...

[adamé]

certaines espèces ont une meilleure vue que d'autres.

[Tengu84]

Oui les Formica sp nous voient horriblement bien , tout comme les Gigantiops sp, les Cataglyphis sp, les Myrmecia sp...

[Citrouille-Man]

Merci Sipatte,

Oui, certaines fourmis distinguent les formes et sont capables de retrouver leur chemin avec des repères visuels.

[jeanmichb]

Bonsoir,

Sur le même thème, la "perception visuelle des couleurs" chez les fourmis, une équipe de chercheurs turques montre la discrimination des couleurs chez deux espèces de fourmis, Formica cunicularia (Latreille 1798) et Cataglyphis aenescens (Nylander 1849).
Ce qui est intéressant dans ce papier c'est le lien qui est suggéré entre les longueurs d'onde plus particulièrement reconnues par chacune de ces deux espèces et l'environnement dans lequel elles vivent.
Ils ont montré que C.aenescens reconnait très bien les UV, c'est une fourmi qui vit dans le désert où il y a très peu de repères visuels donc les fourmis s'orientent par rapport au soleil ou plus précisément grâce aux UV émis par celui-ci. Et F.cunicularia par contre montre une sensibilité aux longueurs d'onde vertes, elle est capable de différencier des verts très proches, et elle vit dans un environnement riche en vert.
Il est dit que celà lui permet peut-être de s'orienter en fonctions des plantes(qui ne sont pas d'un vert identique) et également de remarquer facilement ce qui n'est pas de cette couleur (des proies, des pucerons, des fleurs...) au milieu de tout ce vert.

Une chose également intéressante, les auteurs ont testé cette capacité à différencier les couleurs en habituant les fourmis à obtenir de la nourriture seulement dans la direction d'une des deux longueurs d'onde testées, indépendamment de repères chimiques(disposif changé constamment lors du test), visuels(pas de lumière dans la pièce), de champs magnétiques et de la gravité(dispositif parfaitement horizontal) donc les fourmis ont mémorisé sous quelle longueur d'onde elles allaient obtenir de la nourriture avec pour seul repère cette longueur d'onde(dans cette direction, lumière verte n°1, il n'y a jamais à manger, je n'y vais pas et dans l'autre direction, lumière verte n°2, il y a toujours à manger, je vais par là bas). Ces petites bêtes sont vraiment étonnantes, elles utilisent une myriade de procédés pour s'orienter.

La source: Camlitepe Y, Aksoy V. "First evidence of fine colour discrimination ability in ants (Hymenoptera, Formicidae)" J Exp Biol. 2010 Jan;213(Pt 1):72-7.

ps: J'espère avoir posté au bon endroit et que vous trouverez ça intéressant.

[Vendetta]

Pratiquement, avez-vous déjà construit des fourmilières artificielles avec du verre coloré, par exemple du verre rouge puisqu'il semble que ce soit la longue d'onde la moins bien assimilée?
Si jamais quelqu'un a tenté l'expérience, avez-vous remarqué un comportement différent comparé à des fourmilières avec un verre blanc?

[Tengu84]

Ça existe déjà mais on en voit pas l'interet vu que les fourmis s'habituent très bien à la lumière. L'observation n'est pas facilitée par ces filtres rouges.

[Vendetta]

Ça existe déjà mais on en voit pas l'interet vu que les fourmis s'habituent très bien à la lumière. L'observation n'est pas facilitée par ces filtres rouges.

Mettons de côté la capacité d'observation
Je conçois que les fourmis puissent s'habituer à un environnement plus lumineux, mais jusqu'à quel point?
Dans le BA-BA il est conseillé de mettre la gyne dans le noir. Il est concevable que le phénomène d'habituation puisse ne pas avoir eu lieu.
Cependant, pour déménager des colonies qui ont vécu déjà un bout de temps à la lumière (donc habituées), j'ai vu plusieurs suivis où le nouveau nid était à l'obscurité pour favoriser le transfert.
Donc cela ressemble plutôt à une habituation partielle plutôt qu'à une réelle acclimatation à ce type d'environnement, avec rémanence d'un stress que les fourmis s'empressent de fuir.

As-tu les liens de ces fourmilières à verre coloré?

Merci

[Tengu84]

(source: http://www.alexanderwild.com )

ici, par contre, jamais vu de nids colorés.

[Citrouille-Man]

La raison pour laquelle il est conseillé dans le BA ba de mettre la gyne dans le noir est la suivante:
-lorsqu'une gyne subit un stress quelconque, c'est à dire introduction de nourriture, variation de lumière, vibrations etc et qu'elle est en fondation c'est à dire seule, son premier réflexe sera de déplacer ses oeufs et larves. Il est ensuite probable qu'elle en mange une partie et donc qu'elle supprime une partie des premières ouvrières.

Le risque que la reine mange ses oeufs n'est plus lorsqu'il il y a des ouvrières. Dans ce second cas, si les fourmis étaient stressées, elles sauveraient le couvain plutôt que de le manger.

Habituer une colonie à la lumière et aux vibrations doit donc se faire lorsque la colonie est assez grosse, une 10ène d'ouvrières grand minimum. Entre temps les recouvrir avec une feuille de papier permet d'atténuer la lumière sans les plonger dans le noir.

De toute façon, moins une colonie est stressée, plus elle se développe. Cependant si on l'habitue au stress elle se développe quand même, il suffit de voir les colonies transportées sur les expos.

Le principal facteur de développement d'une colonie de fourmis n'est pas (mais peut-être mes observations sont-elles fausses) la faible exposition au stress mais un apport régulier de nourriture. Si les fourmis sont gavées d'une diversité alimentaire forte elles nourrissent la reine tout le temps, la reine pond plus, la colonie se développe. Je reprends l'exemple des colonies sur les expos: elles sont malmenées, des lampes tombent dessus, les gamins tapent sur la vitre, mais on leur donne tellement à manger (pour s'occuper ) que les colonies restent en pleine forme.

Il n'y a donc probablement pas un grand intérêt à placer une vitre rouge.
Je pense que ce que l'on pourrait faire (il faudrait demander à rouzejp s'il connait), c'est un éclairage qui s'allume doucement. Les fourmis ne stressent qu'avec les fortes variations de lumière. Si on passe progressivement de la nuit au jour en plusieurs minutes, on évitera peut-être le stress.

[hugo]

PS: Pour les Belges, Marie-Claire fait un séminaire, notamment sur la vision de ces Myrmica, jeudi midi à l'ULB

http://ebe.ulb.ac.be/ebe/Seminars/Seminars.html

[Vendetta]

Je n'ai pas vraiment trouvé de données réellement empiriques sur une expérimentation à ce sujet.
Je trouve qu'il serait intéressant par exemple de faire un test en "Y", en incorporant 2 boites (une rouge, une transparente) reliées par un tube au nid. Je le ferai probablement si j'arrive un jour à conserver une gyne en vie
Bref, résultats dans quelques années

[hugo]

elles vont sous le cache rouge dans la demi-heure si elles sont habitués aux salles, sinon ca prend juste un peu plus de temps.

Entre parenthèse, http://www.acideformik.com/forums/index.ph...ost&p=72467

[Vendetta]

Merci Hugo!
Mais franchement avec l'expérience de Cékiki, j'ai pas l'impression que le cache joue un grand rôle. Peut-être une lumière trop directe? Car la colonie est très réduite (enfin je trouve).
Les fourmis se trouvent au centre du nid, sans très grande distinction de la couleur du cache. Plus une histoire d'hygrométrie comme disait Citrouille-Man?
Merci beaucoup pour vos avis en tous cas!:)