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La question de l'orientation chez les oiseaux est une énigme majeure chez les scientifiques. En effet, plusieurs théories sur ce sujet se complètent et se contredisent : aucune théorie n'a été démontrée au jour d'aujourd'hui, mais les expériences réalisées sur les oiseaux ont permis, malgré tout, de se positionner face à ce problème.
Ce qui ressort principalement des études est le fait que les oiseaux utilisent leurs différents sens pour s'orienter. Les théories majeures concernant ce sujet sont alors : l'orientation visuelle qui se réalise le jour grâce au soleil, on parle de « compas solaire » mais aussi la nuit avec les étoiles, on nomme ceci le « compas stellaire ». En effet, les oiseaux présenteraient une mémoire visuelle très développée, celle-ci leur permettrait aussi de se repérer grâce à la topographie ; il existe aussi l'orientation grâce au champ magnétique terrestre (CMT) qui prend le relais lorsque les conditions climatiques ne permettent plus l'orientation visuelle, on parlera alors de la magnétoréception ; mais de récentes découvertes remettent en cause certains points concernant la magnétoréception, de plus une nouvelle théorie vient se rajouter : il s'agit de la mémoire olfactive. Il semblerait en effet que les oiseaux créent au cours de leur vie une « carte odorante » permettant de s'orienter efficacement.

Orientation chez les oiseaux : une énigme non résolue

Grâce à ces différentes théories, il est mis en évidence le fait que l'orientation chez les oiseaux se base sur leur mémoire : on peut alors considérer qu'ils possèdent un « GPS » (Global Positioning System) dans leur cerveau pouvant enregistrer des données visuelles, des valeurs du champ magnétique, ainsi que des données olfactives, leur permettant de se diriger en « temps réel ».


L'orientation visuelle[modifier | modifier le code]

Les oiseaux possèdent une vue d'une qualité supérieure à la notre et de surcroît, une très bonne mémoire visuelle aussi. En 1950, Skinner a soumis les pigeons à un test de mémoire, ces derniers devaient picorer une partie donnée d'une photographie aérienne, et étaient récompensés pour cela. 4 ans après, ces pigeons se souvenaient exactement de la partie à picorer.

En 1952 G.V.T.Matthews a soumis des Goélands bruns à une expérience de « homing » et « a enregistré des vitesses de retour de l'ordre de 70 kms par jour […] alors que cet oiseau parcourt aisément cette distance en une heure ». Les oiseaux connaissant les aires survolées ont plus de facilités à retrouver leur nid que des oiseaux découvrant ces mêmes zones. Les migrateurs sont de bons exemples d'oiseaux ayant une connaissance parfaite de grandes étendues. Se pose alors la question de savoir comment un oiseau réussit-il à s'orienter lorsqu'il se trouve dans une région qui lui est inconnue.

Pour comprendre comment les oiseaux s'orientent visuellement, plusieurs théories et explications ont été proposées. Elles se basent toutes sur des expériences de dépaysement.

L'utilisation des astres[modifier | modifier le code]

Le compas solaire[modifier | modifier le code]

Plusieurs expériences ont permis de mettre en évidence l'existence d'une « boussole solaire » chez les oiseaux migrateurs. Cette idée a d'abord été suggérée par les observations de Matthews en 1952 : en effet il a dépaysé des Goélands et a remarqué que 65% trouvaient la bonne direction pour rentrer chez eux lorsque le ciel était dégagé, alors que ce chiffre était réduit à 40% lorsque le ciel était couvert. On peut donc facilement en déduire que le soleil a une influence sur l'orientation des oiseaux migrateurs.

Les travaux de Gustav Kramer ont permis de confirmer le rôle de cet astre dans l'orientation des oiseaux. Ses expériences portaient sur des Etourneaux : comme tous les oiseaux migrateurs retenus en cage, lors du début de la saison migratoire, les étourneaux se tiennent dans le coin de la cage qui correspond à la direction qu'ils prendraient si il migraient, c'est a dire sud-ouest pour les Etourneaux de Kramer. Ainsi, la position et la direction des oiseaux dans la cage lors de la période migratoire traduit la direction que prendraient ces derniers si ils migraient, ceci simplifie l'étude.

L'une des expériences de Kramer consiste à mettre un oiseau dans une cage ronde, à cacher les contours de cette cage afin que la lumière du soleil n'entre pas dans l'enceinte, puis a faire rentrer grâce à un miroir les rayons du soleil par un trou. En modifiant la direction de ces rayons, il remarque que les oiseaux changent de direction en conséquence. Grace à cette expérience on peut conclure que c'est uniquement le soleil (ou du moins la zone proche du soleil) qui est responsable de l'agissement des oiseaux.

Il est évident que lorsque les oiseaux migrent, le ciel n'est pas toujours dégagé et qu'il y a forcément des moments où ils sont incapables de voir le soleil. Comment font-ils pour se diriger alors ? Pour répondre à cette question Kramer essaie de reproduire cette situation artificiellement : il entoure la cage ronde de papier translucide. Comme on pouvait s'y attendre, lorsque le papier est assez épais pour que les oiseaux ne puissent pas localiser le soleil, ils se déplacent de manière aléatoire dans la cage, ils ne parviennent pas à définir une direction. Cependant, dès qu'on les simule avec une éclaircie, en laissant le soleil rentrer dans la cage durant quelques instants, l'oiseau trouve rapidement sa direction. On peut donc conclure que c'est ce qui se passe en réalité, en effet le ciel ne reste jamais entièrement couvert assez longtemps pour que l'oiseau soit complètement désorienté, lors de trajets aussi longs que la migration il y a forcément des éclaircies qui permettent de rediriger l'oiseau, et en l'absence de soleil les repères topographiques permettent sans doute à l'oiseau de garder grossièrement son cap.

Pour s'orienter les oiseaux utilisent l'azimut solaire et non la position exacte du soleil dans le ciel. Pour pouvoir tirer des informations de la position du soleil, les oiseaux ont besoin de connaître l'heure à tout moment. Pour cela ils utilisent leur horloge interne, dont l'existence à été vérifiée. Ainsi les oiseaux peuvent déduire, de la position du soleil, la direction a prendre. Des expériences ont montré que les oiseaux prennent des directions de vols différentes selon le décalage horaire imposé : en simulant un décalage horaire lumineux de six heures, les oiseaux modifient leur direction de vol de 90° et si le décalage est de 12 heures il la modifient de 180°. Cependant cette horloge a besoin d'être constamment calibrée car lors de long trajets par exemple, il faut tenir compte du décalage horaire et des changements de saison. C'est là qu'interviendrait le magnétisme, en fournissant à l'oiseau des informations qui lui permettent de régler l'heure.

Le compas solaire est utilisé en complément d'autres boussoles biologiques, il ne permet pas à lui seul d'orienter les oiseaux, en effet comment pourrait-t-on expliquer alors que les oiseaux s'orientent très bien durant la nuit ? C'est pourquoi il a fallu rechercher d'autres repères que les oiseaux peuvent utiliser.

Le compas stellaire[modifier | modifier le code]

L'existence d'un compas stellaire a été mise en évidence en 1957 par Sauer. Il a appliqué ses expériences dans un planétarium. Il y a représenté le ciel nocturne et n'a fait varier que l'orientation du ciel tout en laissant constants les autres paramètres : c'est dans cet environnement qu'il a alors placé les oiseaux. Ceux-ci ont alors adopté une direction de vol différente de celle entreprise avec une orientation non modifiée. Reste à savoir s'ils utilisent le ciel nocturne dans son ensemble ou seulement certaines étoiles particulières.

C'est Emlen qui a ciblé ses expériences sur ce sujet en 1967. Toujours dans un planétarium, il a retiré l'étoile Polaire, celle indiquant le Nord et étant la seule dans l'hémisphère Nord à conserver sa position tout au long de l'année. Les oiseaux utilisés ont gardé leur capacité à voler dans la bonne direction. Idem lorsque Emlen retira une à une les constellations. Il remit en place la même expérience plus largement, en masquant certaines parties du ciel. Il a ainsi pu prouver que les oiseaux s'orientent en utilisant une zone se situant dans un rayon de 35° autour de l'étoile Polaire, elle-même étant le centre de rotation du ciel nocturne.

Ce compas stellaire n'est pas inné. En effet, de jeunes oiseaux élevés sans pouvoir voir le ciel nocturne sont incapables de s'orienter grâce aux étoiles lors du départ en migration. C'est en observant la rotation du ciel depuis leur nid ou dans les jours qui suivent leur envol qu'ils apprennent à interpréter le ciel nocturne. Ils vont alors orienter leur première migration (vers le Sud) en volant selon une direction opposée à ce centre de rotation du ciel, qui indique le Nord.

Ce compas stellaire est donc une boussole biologique complémentaire au compas solaire, lors de l'orientation céleste des oiseaux.

L'utilisation de la topographie[modifier | modifier le code]

Théories de l'orientation méthodique[modifier | modifier le code]

Exploration hasardeuse dans toutes les directions[modifier | modifier le code]

L'une des hypothèses appuie le fait que les oiseaux partent dans toutes les directions au hasard et seuls ceux qui retrouvent des aires connues parviennent à retrouver leur nid. Ainsi en 1928, Rabaud a montré que sur 1500 pigeons voyageurs « lâchés en mer à 500 km des côtes françaises au large du Croisic, seuls 300 revinrent à leur pigeonnier au bout de 48 heures. Les autres furent retrouvés en Espagne, au Portugal, au Cap Vert, en Egypte et même au Caucase. » Certains ajoutent que les oiseaux, au lieu de voler en ligne droite dans une direction, feraient aussi des zigzags afin d'augmenter les chances de retour au nid.

Exploration en spirale[modifier | modifier le code]

Des observations relatent que les oiseaux, au lâché, se mettent à tournoyer dans le ciel en formant une spirale. En 1894, Hodge s'est alors empressé de dire que l'écart entre les spires est tel « qu'aucun point de l'espace n'échapperait à la vue de l'oiseau ». Mais dans les faits, ceci n'aurait jamais été observé à ce jour pour des spires aussi grandes.

L'orientation à travers l'utilisation de repères visuels[modifier | modifier le code]

En 1949, Griffin a mené une expérience de dépaysement sur « des Fous de Bassan pris dans la riche colonie de l'île Bonaventure ». Ces oiseaux non migrateurs ont été lâchés depuis différents points allant jusqu'à 340 km de distance par rapport à leur nid et leurs déplacements ont été surveillés depuis un avion. Il a été observé que les oiseaux lâchés près des côtes rentraient plus rapidement que les oiseaux lâchés à « l'intérieur des terres ».

Après avoir pris soin de bien observer et explorer la région, ceux lâchés à l'intérieur des terres, réussirent pour une majorité à rentrer au nid, même si les trajets ont été parfois hésitants. Ces hésitations sont pour certaines, la manifestation que l'oiseau est en train de chercher des points de repère. Chez le pigeon voyageur, la formation qu'il reçoit est primordiale pour qu'il puisse rapidement déterminer des points de repère et être endurant dans la durée de leur vol. D'après les expériences de C.S.Platt et R.S.Dare en 1954 sur ces oiseaux, ces points de repère sont d'autant plus faciles à trouver que le temps est clair.

En 1952, Griffin a réitéré l’expérience de dépaysement mais cette fois-ci sur des pigeons voyageurs, et a observé que ces derniers suivent dans leur plan de vol des caractéristiques topographiques du territoire. Ce type d'orientation est observé aussi chez l'étourneau.  « Les reliefs, bords des lacs », contours de forêt, « végétation, plateau, fond de vallées » sont alors des repères permettant à l'oiseau de s'orienter.

La magnétoréception[modifier | modifier le code]

L'idée selon laquelle les oiseaux pourraient utiliser le Champ magnétique terrestre (CMT) pour s'orienter est apparue en 1882 avec les travaux de Viguier (p.350). En effet, il est impossible d'expliquer comment un oiseau peut se repérer dans des lieux inconnus sans introduire un référentiel universel qu'il pourrait utiliser n'importe où sur le globe. Le magnétisme terrestre semblait donc être la clé de cet incroyable sens de l'orientation. Les théories qui en découlent, bien que crédibles physiquement, sont pour la plupart irréalistes. Ce n'est pas sans compter les milliers d'oiseaux étudiés et les centaines d'expériences réalisées : beaucoup de données ont été collectées concernant le « homing » et l'orientation des oiseaux. Cependant, les conclusions tirées à l'issue de chacune d'elles se voyaient souvent contradictoires. Cet article ne traite donc pas de sciences exactes (voir partie 3 : autres théories et réfutation), mais il va tenter de regrouper les principales explications concernant l'utilisation du champ magnétique terrestre dans l'orientation des oiseaux.

La théorie de Yeagley[modifier | modifier le code]

H. L. Yeagley, contrairement à d'autres scientifiques plus anciens, a réalisé des travaux « dont les expériences et les conclusions théoriques forment un tout cohérent et constituent une tentative digne d'intérêt d'approcher le problème de l'orientation ». Son étude s'appuie sur trois théories fondamentales :

Fichier:Geomagnetisme et coriolis.png
Lignes de même intensité de force de coriolis (en orange) et de force du champ magnétique (en rose).
  1. Les oiseaux seraient capables de mesurer le champ magnétique terrestre
  2. Ils auraient une sensibilité aux variation de la Force de Coriolis
  3. Ils pourraient apprécier leur propre vitesse par rapport à la surface de la Terre

En effet, l'utilisation du champ magnétique par les oiseaux semble indispensable. On suppose donc que ces derniers s'appuient sur des coordonnées magnétiques fournies par le CMT. En effet, les points du CMT possédant la même intensité peuvent former des parallèles tandis que ceux dont la force possède la même orientation constituent des méridiens. Yeagley se base alors sur un principe physique dictant que « tout corps se déplaçant dans un champ magnétique induit un courant dont l'intensité est proportionnelle, entre autres, à l'intensité du champ et à la vitesse de translation »[1]. Selon sa troisième théorie, l'oiseau est capable de mesurer sa propre vitesse, et donc de ne faire dépendre la valeur de ce courant que de sa distance avec les pôles magnétiques, il explique que: « [le courant] atteint son maximum à ces pôles et décroit quand on s'éloigne pour atteindre un minimum à l'équateur magnétique […]. Quand un oiseau se déplace et qu'il se trouve dans un lieu où l'intensité du champ magnétique est différente de celle de son « home » [ie. de son son lieu de vie], il a la possibilité de voler dans une direction telle qu'elle lui fait retrouver la région normale, à laquelle il est habitué »[1].

Cependant, on peut relever deux principaux problèmes face à cette explication :

  • premièrement, le CMT n'est pas une source sûre car il est sujet à de multiples variations (le nord et le sud peuvent se déplacer d'une dizaine de kilomètres en une journée[2].
  • deuxièmement, tout comme un homme ne peut s'orienter uniquement qu'à l'aide d'une boussole, l'oiseau doit pouvoir s'appuyer sur un autre système de coordonnées.

Yeagley introduit alors un second repère se basant sur ses deuxième et troisième théories qui ne sont plus d'origine magnétique mais cinétique : la rotation de la Terre applique une force sur tous les objets qui est fonction de la latitude, de la vitesse de l'objet et de la vitesse angulaire de la Terre. C'est la force de Coriolis. Cette force est dirigée vers la droite dans l'hémisphère nord, en étant nulle au pôles et maximum à l'équateur. L'axe magnétique et l'axe de rotation de la Terre n'étant pas confondus, les deux systèmes de coordonnées peuvent créer un quadrillage formé par l'intersection des lignes de champ ayant la même intensité et des lignes de force de Coriolis ayant la même valeur. L'oiseau pouvant connaître sa vitesse par rapport à la surface de la Terre et ressentir la force de Coriolis, il serait capable d'en déduire la valeur au repos (sans vitesse par rapport à la Terre).

Les magnétites[modifier | modifier le code]

On peut voir la cire (en blanc) sur le bec de ce pigeon

L'intérêt porté à la magnétite a commencé avec les bactéries magnétotactiques qui se déplacent en suivant le vecteur du champ magnétique terrestre (CMT). Elles sont constituées d'une chaîne de cristaux de magnétite qui se comporte comme une boussole. En effet, on a associé à la magnétite une capacité de détection du CMT. On peut qualifier cette orientation de purement passive. En l'espace de plusieurs années, la présence de magnétite a été découverte dans de nombreuses espèces, migratrices ou non.

La magnétite est un sel de fer qui présente un magnétisme où les spins des électrons sont tous orientés dans la même direction. Elle permettrait sous l’effet du CMT de fonctionner comme un transducteur. Chez l’oiseau, des particules ont été trouvées au niveau de la base du bec, dans la partie charnue: la cire. Il a été mis en évidence que des cristaux de magnétite de grande taille, soumis à un champ magnétique de 50 micro tesla, pouvaient induire par « un couple de rotation » une force très faible et hypothétiquement provoquer la mise en action d’éléments cellulaires chez l’oiseau, traduisant à terme le transport de signaux électriques jusqu'au système nerveux central (SNC).

En laboratoire, il a été montré que des pigeons présentaient une sensibilité en présence d’un champ magnétique de 70 micro tesla. L’expérience a aussi montré que la section du nerf olfactif ne perturbait pas la perception du champ magnétique, tandis que la section du rameau ophtalmique du nerf trijumeau met fin de manière stricte à la perception du champ magnétique. Le rameau ophtalmique du nerf trijumeau transporte les signaux perçus depuis la cire via les cellules contenant les cristaux de magnétite, jusqu'au SNC où l'information sera traitée.[3]

D'autres études ont été menées sur le Passerculus sandwich et ont montré que les potentiels au niveau du nerf ophtalmique supérieur et du ganglion du trijumeau étaient dose-dépendants et de manière proportionnelle à la valeur du champ magnétique appliqué dans une gamme comprise entre 200 nano tesla et 50 micro tesla.

Expérimentalement, des démonstrations ont été faites, dont celle d’un certain Wiltschko et de son équipe, qui ont montré que par temps couvert, la pose d’aimants au niveau de la tête des pigeons perturbait leur orientation, ce qui n’a pas été le cas pour les pigeons n’ayant pas eu de pose d’aimants. Mais si le ciel est dégagé, alors les pigeons, qu’il y ait eu pose d’aimants ou non sur leur tête, s’orientaient correctement pour retourner à leur nid. On voit donc bien que les conditions météorologiques ont un impact sur l'orientation des oiseaux.

Les cryptochromes[modifier | modifier le code]

Les cryptochromes sont des protéines présentes chez les êtres vivants (découverts en premier lieu chez les plantes) ; ce sont des pigments récepteurs de la lumière bleue et sont à l'origine de différents mécanismes liés à la croissance, au développement, ainsi qu'au cycle jour/nuit des organismes, c'est à dire à la photopériode.

La relation entre cryptochrome et champ magnétique a pu être rapidement mise en évidence avec des expériences sur différents organismes :

  • premièrement sur des plantes sensibles à un champ magnétique: elles réagissent sous la lumière bleue et pas sous la lumière rouge (les cryptochromes sont activés par le spectre de la lumière bleue). De plus, des plantes mutées ne possédant pas de cryptochrome ne réagissent pas au champ quelque soit la lumière utilisée.
  • des drosophiles: entraînées à choisir une solution sucrée recevant un champ magnétique, elles répondent favorablement en choisissant la bonne solution lorsqu'elles sont sous une lumière bleue et défavorablement lorsqu'elles sont sous lumière rouge ou lorsqu'elles ne possédent pas le gène Cry-1 codant les cryptochromes (cas des spécimens génétiquement modifiés).

Certaines théories impliquaient les photopigments de la vision dans la transduction de l'information magnétique, mais elles ont été écartées par des expériences se basant aussi sur des drosophiles.

On sait que ces pigments se situent dans la rétine des oiseaux, plus précisément dans l'oeil droit. En effet, une expérience a montré que des spécimens dont l'oeil en question avait été masqué ne pouvaient s'orienter ni sous lumière bleue, ni sous lumière rouge, tandis que lorsqu'il s'agissait de l'oeil gauche, ils pouvaient s'orienter sous une lumière contenant le spectre bleu.

L'utilisation de marqueurs (antérograde et rétrograde) a permis de localiser la zone corticale des oiseaux liée aux informations produites par ces protéines : le Cluster N. Cette zone avait déjà été associée à la migration nocturne ce qui ne fait que confirmer leur rôle dans l'orientation.

Le fonctionnement des cryptochromes est expliqué par Henri BRUGÈRE de la manière suivante: « Leur mécanisme moléculaire est celui d’une réaction photochimique [...] : sous l’influence de la lumière, se produit un transfert d’électrons dont le spin peut passer de l’état S (singlet) à l’état T (triplet), ces transitions étant sensibles à l’action du champ magnétique ambiant [...]. Ces transferts d’électrons, qui sont la première étape de la transduction, dépendent des tryptophanes et s’effectuent entre tryptophanes ou entre tryptophanes et tyrosines [...]. Au terme des transferts d’électrons, l’état redox du FAD est modifié et traduit l’état d’activation du système enzymatique. »[4]

Conclusion[modifier | modifier le code]

Les expériences montrent que les oiseaux présentent une sensibilité au CMT. Que ce soit par le biais de la magnétite, des cryptochromes ou d’autres composés transducteurs du CMT, cette sensibilité joue un rôle dans l’orientation de l’oiseau. Mais dans la mesure où l’on accepte qu'il possède plusieurs moyens pour s’orienter, on peut concevoir que la magnétoréception n’interviendrait que lorsqu'il est impossible pour l’oiseau d’utiliser d’autres méthodes d’orientation.

Autres théories et réfutations[modifier | modifier le code]

Le travail de l'institut de pathologie moléculaire de Vienne[modifier | modifier le code]

Une étude réalisée au cours des années 2011 et 2012, dirigée par David Keays, réfute la théorie selon laquelle les oiseaux seraient munis, dans leur bec, de cristaux d'oxyde de fer (magnétite) permettant la magnétoréception, donc la détection des champs magnétiques. Cette équipe de recherche ne souhaitait pas contredire cette thèse, mais bien la conforter en mettant en place un protocole qui permettrait d'observer ces fameuses cellules ferreuses.

A l'aide de l'Imagerie par résonance magnétique (IRM), de scanner et de colorant bleu se fixant au fer, ils ont pu observer au microscope la présence de dépôts ferreux dans les cellules, sous la peau du bec des pigeons. Cependant, ils ont remarqué une variation importante du nombre de cellules chez les pigeons (200 à 100000 cellules chez les différents oiseaux étudiés). Ceci va bien à l'encontre du fait que ces cellules aient un rôle dans la réception sensorielle – et donc la magnétoréception – , une telle variation ne peut pas être observable pour ce type de cellules. C'est alors que cette équipe s'est intéressée de près à ces cellules. Ils ont ainsi mis en évidence que ces dépôts ferreux, qu'ils croyaient responsables de la magnétoréception chez les oiseaux, ne sont pas cristallins mais de type organique : ce fer n'appartient donc pas à des neurones. Hervé Cadiou, chercheur au CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), précise alors que ces cellules ne peuvent définitivement pas être à l'origine d'une quelconque réception sensorielle. En effet, il a été montré que ces cellules ne sont rien d'autre que des macrophages, des globules blancs primordiaux dans les défenses immunitaires de l'animal.

On ne peut alors plus penser que l'oiseau possède une « boussole interne » dans son bec. Cependant, cette étude ne contredit pas entièrement la théorie de la magnétoréception, mais seulement, on sait aujourd'hui, que cette perception ne s'effectue pas dans leur bec. Malgré cela, il est important de noter que les cellules se trouvant dans l’épithélium olfactif du pigeon (muqueuse de la paroi du bec) ont une structure similaire aux cellules impliquées dans la magnétoréception chez la truite arc-en-ciel.

Théorie: présence d'un "GPS" dans le cerveau[modifier | modifier le code]

Une équipe texane, dirigée par le neuroscientifique David Dickman, met en évidence la présence de quatre régions du cerveau impliquées dans la magnétoréception. Ils effectuent l'enregistrement de l'activité des neurones en fonction de différents paramètres du champ magnétique. Ces différentes zones, localisées dans le cerveau des oiseaux, sont en effet sensibles à la polarité, à la latitude, et à l'orientation du champ magnétique terrestre. Elles permettraient alors aux oiseaux de connaître « en temps réel » ces différents paramètres et donc de s'orienter convenablement.  « Il y a de plus en plus de preuves pour dire que le pigeon a un véritable système de navigation dans la tête, comme un GPS : il est capable d'enregistrer des valeurs de champ magnétique, mais également des repères visuels et des indices olfactifs », a expliqué Hervé Cadiou (CNRS, Strasbourg, France). C'est ainsi que la théorie du « GPS » semble la plus plausible et les recherches vont dans ce sens là. Le cerveau des pigeons serait donc doté de la capacité d'enregistrer des valeurs du champ magnétique, des repères visuels, ainsi que des repères olfactifs.

Théorie: rôle de l'odorat dans l'orientation[modifier | modifier le code]

Bon nombre de biologistes de l'Université de Pise en Italie, ont travaillé sur la théorie selon laquelle les pigeons voyageurs s'orienteraient, nécessairement à l'aide de leur faculté olfactive. C'est dans les années 70 que cette théorie est abordée (Papi et al), notamment à l'Université de Pise. C'est alors que Anna Gagliardo de cette université, et son équipe ont décidé de s'y intéresser.

Elle a réalisé des expériences sur 48 pigeons dont la moitié était dépourvue d'odorat, et l'autre moitié ne pouvait plus percevoir le champ magnétique terrestre. Ainsi, elle a pu confronter les théories sur l'orientation magnétique et sur l'orientation olfactive. Son hypothèse principale se portait sur le fait que les odeurs transportées par le vent pourraient constituer des repères olfactifs pour les pigeons voyageurs qui posséderaient alors une véritable « carte odorante ». Ces oiseaux sentiraient ainsi l'air ambiant et pourraient s'orienter grâce à leur carte basée sur des souvenirs olfactifs. Il est donc envisageable d'imaginer qu'ils retiennent la séquence des odeurs sur leur route, mais cette hypothèse se base sur la possible existence de gradients d'odeur dans l'air atmosphérique, ce qui n'a toujours pas été démontré.

Les expériences[5] ont été réalisées en Italie, mais aussi en Allemagne. Les différents résultats qui vont être explicités ensuite ont été observés dans les deux pays :

  • Le nerf olfactif de certains oiseaux a été sectionné, on parle alors d'oiseaux anosmiques : ces oiseaux ont alors été incapables de s'orienter et de retrouver leur pigeonnier lorsqu'ils ont été transportés à plusieurs kilomètres de leur site. Similairement, on a rendu certains oiseaux anosmiques temporairement à l'aide d'une anesthésie locale de leur système olfactif. Ces oiseaux étaient tout d'abord incapables de s'orienter, mais lorsque l'effet de l'anesthésiant s'est dissipé, ils ont pu à nouveau retrouver leur pigeonnier.
  • L'exposition au flux d'air naturel a été modifiée par des déflecteurs permettant ainsi de voir comment allaient réagir les pigeons. C'est alors que l'on a observé que ces oiseaux s'orientaient vers la déflexion. De plus, le filtrage de l'air avec du charbon au cours d'un trajet (Wallraff et Foa. 1981) empêche l'orientation des pigeons. On peut noter aussi que lorsque deux groupes de pigeons ont été transportés dans un même site en suivant deux trajets différents et ensuite relâchés, ils ont suivis indépendamment le trajet qu'ils avaient emprunté à l'aller dans le sens inverse pour retourner au pigeonnier. Cependant, quand on les a empêchés de percevoir l'air ambiant, les deux groupes ont prit la même mauvaise direction.

Les expériences menées directement sur l'animal, c'est à dire lorsqu'on les a privés de leur sens olfactif, ont permis de montrer que le pigeon présente une réelle dépendance vis-à-vis de son odorat. De plus, les expériences complémentaires réalisées sur leur milieu de voyage permettent de mettre en évidence le fait qu'ils ont besoin de sentir et de reconnaître les substances de l'air atmosphérique pour s'orienter convenablement. C'est pourquoi, Anna Gagliardo songe réellement à l'existence d'une « carte odorante » chez le pigeon qui serait donc fondée sur les différentes odeurs transportées par le vent, le gradient de ces odeurs, mais aussi la direction du vent. Verner Bingman, professeur de la Bowling Green State University (Ohio, USA) pense aussi que l'odorat est la base du système de guidage des pigeons.

Des expériences similaires ont été réalisées par Grubbs en 1974 sur d'autres races d'oiseaux, on a alors observé le même genre de réaction. Ainsi, cette théorie ne s'applique pas seulement aux pigeons voyageurs, mais bien à tous les oiseaux.

Cependant, le manque de connaissances sur la distribution et la nature chimique des substances odorantes, ne permettent pas la compréhension totale du système de guidage des oiseaux. Il est alors nécessaire de s'attarder sur celles-ci pour comprendre vraiment comment les odeurs peuvent être la base de l'orientation chez les oiseaux. De plus, des recherches dans le domaine de la neurobiologie ont permis de voir que certaines régions télencéphaliques sont impliquées dans l'orientation olfactive.

Anna Gagliardo a mené d'autres recherches sur la perception olfactive des oiseaux dans leur orientation, et a remarqué qu'il existe une asymétrie fonctionnelle dans le cortex piriforme, principale structure olfactive corticale. En effet, Gagliardo et son équipe ont découvert que les deux narines ne sont pas utilisées de la même manière. Ils ont mis un caoutchouc collant dans la narine gauche de dix pigeons voyageurs, et ont fait de même en bouchant la narine droite de neuf autres oiseaux. C'est alors qu'ils ont remarqué que quand la narine droite était obstruée, les pigeons perdaient le sens de l'orientation. Ces oiseaux ont pris plus de voies détournées pour rentrer à leur pigeonnier. Les pigeons avec la narine gauche bouchée se sont orientés normalement. Les chercheurs ne savent pas encore pourquoi, mais ils ont conscience aujourd'hui que les oiseaux ont besoin nécessairement de leur narine droite, et donc du côté gauche du cortex piriforme, pour s'orienter.

Par la suite, d'autres expériences ont été réalisées afin de montrer l'importance majeure de l'odorat de ces animaux face à leur magnétoréception. Cordula Mora, chercheur de l'Université d'Auckland en Nouvelle Zélande a démontré que les pigeons peuvent détecter des anomalies artificielles du champ magnétique au niveau de la partie supérieure du bec, près du nerf trijumeau, le plus grand nerf crânien. Mais lorsque l'on sectionne le nerf olfactif des oiseaux, et que le champ magnétique ne présente pas d'anomalie artificielle, les oiseaux sont incapables de s'orienter. Il semble donc y avoir une prédominance du sens olfactif, vis-à-vis de la magnétoréception, chez les oiseaux, dans l'orientation de ces derniers. Cependant, il semble raisonnable de penser que tous les sens des oiseaux sont impliqués dans leur orientation et qu'il ne faut alors pas tirer de conclusions trop hâtives sur ces expériences pourtant très prometteuses.

Notes et Références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ a et b DORST Jean, Les migrations des oiseaux, p352
  2. ↑ Champ Magnétique Terrestre#Notion de pôle
  3. ↑ Voir l'article sur le rameau ophtalmique.
  4. ↑ Mémoire de BRUGÈRE Henri, La magnétoréception, un nouveau chapitre sur la physiologie sensorielle, le 7 avril 2013, p132
  5. ↑ Voir L'orientation du pigeon voyageur: l'odorat

Bibliographie[modifier | modifier le code]

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