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Schweizerischer Nationalfonds / Fonds national suisse

FNS: Image du mois juin 2008: Des mouches du vinaigre dans un simulateur de vol

FNS: Image du mois juin 2008: Des mouches du vinaigre dans un simulateur de vol
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Bern (ots)

- Indication: Des images peuvent être téléchargées sous:
     http://www.presseportal.ch/fr/pm/100002863 -
Acrobaties dans une soufflerie
La mouche du vinaigre, ou drosophile (Drosophila melanogaster), 
est une vraie acrobate. Mais pourquoi ce minuscule insecte peut-il 
accomplir des figures aériennes si étonnantes? Avec l'aide du Fonds 
national suisse (FNS), des chercheurs de l'institut de 
neuroinformatique de l'Université et de l'ETH Zurich ont transformé 
une soufflerie en simulateur de vol, afin de comprendre les principes
physiologiques du vol de cette mouche si agile.
Pour la neurobiologie tout comme pour les sciences de 
l'ingénierie, il est très enrichissant d'observer les mouvements 
naturels des animaux dans un environnement contrôlé. En effet, 
comprendre comment le cerveau et le système moteur d'un être vivant 
assimilent ce qu'ils perçoivent afin d'y réagir de manière appropriée
permet d'ouvrir de nouvelles perspectives en microrobotique. Cette 
connaissance permet également de faire des déductions sur les 
mécanismes de contrôle neuronaux tout au long de l'évolution. Le vol,
guidé par des réflexes, de la mouche du vinaigre offre un excellent 
modèle expérimental. La drosophile est ainsi en mesure de contrôler 
avec précision la stabilité de son minuscule corps en vol grâce à des
modifications très rapides et précises de ses battements d'ailes.
Face au vent
A l'institut de neuroinformatique de l'Université de Zurich et de 
l'ETHZ de Zurich, un groupe de chercheurs, dirigé par le biologiste 
Steven Fry et soutenu par le Fonds national suisse (FNS), a tenté de 
percer le secret des étonnantes facultés de cet insecte de seulement 
2,5 millimètres de long. Ils ont conçu une soufflerie permettant 
d'observer le vol librede la drosophile dans des conditions 
déterminées grâce à un système de suivi en temps réel (Real Time 
Tracking System). Simultanément, la mouche est filmée latéralement 
grâce à une caméra haute vitesse, afin d'enregistrer le mouvement de 
ses ailes et l'orientation de son corps dans le même laps de temps. 
Pour garantir que les sujets vont bien voler contre le vent, le 
courant d'air à travers la soufflerie, 0,3 mètres par seconde en flux
laminaire, est parfumé d'une odeur de vinaigre,-irrésistible pour les
mouches qui pensent se diriger vers une source de nourriture.
En volant contre le vent dans la soufflerie, la drosophile règle 
sa vitesse et sa direction au moyen de ses yeux. «La mouche ajuste sa
vitesse en se basant sur les motifs géométriques qui passent dans son
champ de vision», explique Steven Fry. Afin de contrôler cette 
sensation nommée «flux optique», les chercheurs ont transformé leur 
soufflerie en simulateur de vol grâce à des écrans latéraux sur les 
quels sont projetés ces motifs. A l'aide de cet horizon artificiel, 
les chercheurs peuvent ainsi faire passer à volonté une succession de
patrons clair-foncés de différentes tailles et simuler ainsi pour les
mouches du vinaigre des vitesses différentes, ceci indépendamment de 
leur vitesse de vol réelle. Deux caméras vidéo enregistrent en trois 
dimensions le vol de l'insecte: ces informations permettent d'ajuster
automatiquement le flux optique virtuel.
Ajustement de la vitesse par le flux optique
Cette dissociation entre le «pilote automatique» de la mouche et son 
mouvement réel a permis aux chercheurs d'analyser séparément la 
puissance de la drosophile et sa faculté de contrôler ses mouvements.
Selon Steven Fry, cet ambitieux projet de recherche a été rendu 
possible grâce à une combinaison de technologies de pointe. Les 
chercheurs ont constaté avec surprise que le système de vision de la 
mouche traite de manière exceptionnellement complexe les données 
visuelles qu'il reçoit, mais que la vitesse est déterminée avec une 
stratégie étonnamment simple.
En effet, l'accélération de la mouche est très précisément 
proportionnelle au flux optique perçu. Pour accélérer, la drosophile 
modifie la position de son corps à la manière d'un hélicoptère. Pour 
ce faire elle emploie d'autres informations sensorielles  mécaniques 
supplémentaires sur les mouvements de son corps. Ces mécanismes ont 
été examinés avec précision: la mouche a été filmée latéralement par 
une caméra haute vitesse de 1000 images par seconde qui permet de 
détailler les mouvements des ailes et la position du corps.
Le but de cette étude de comportement dans un simulateur de vol 
est de mettre à jour les principes neuronaux du vol de la mouche. Des
séquences ciblées d'ADN désactivant certaines cellules nerveuses du 
système de vision ont été introduites chez des mouches du vinaigre. 
Les chercheurs peuvent ainsi déterminer le rôle des cellules 
génétiquement modifiées dans le cerveau de la mouche pour le 
traitement du flux optique. Les premiers résultats de cette recherche
sur les mouches du vinaigre génétiquement modifiées seront publiés 
cette année encore par l'équipe de Steven Fry.
Le texte et l'image de cette information peuvent être téléchargés 
sur le site web du Fonds national suisse: http://www.fns.ch > Médias 
> Image du mois

Contact:

Dr. Steven N. Fry
Institut de neuroinformatique
Université/ETH Zurich
Winterthurerstrasse 190
CH-8057 Zurich
tél: +41 (0)44 635 30 45
fax: +41 (0)44 635 30 53
e-mail: steven@ini.phys.ethz.ch

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