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Des robots pour étudier les manchots sans les stresser

par Frédéric Magné - publié le , mis à jour le

Des chercheurs de l’Institut pluridisciplinaire Hubert Curien - IPHC (CNRS/Université de Strasbourg) et du Centre scientifique de Monaco viennent de montrer que l’utilisation de robots peut permettre d’éviter la perturbation induite par la présence humaine dans les recherches sur les manchots antarctiques et subantarctiques. Leurs résultats sont publiés sur le site de Nature Methods, le 2 novembre 2014. Les manchots étudiés sont porteurs d’une étiquette d’identification électronique lisible par un lecteur RFID, qui peut être manuel ou embarqué sur un robot télécommandé. Lorsque les manchots sont approchés par un robot, ils n’ont pas le niveau de stress élevé (caractérisé par une forte augmentation de la fréquence cardiaque et un comportement de fuite) observé en présence d’un humain. Cette méthode permet donc de collecter des données scientifiques non biaisées par la présence humaine.
 



Le rover camouflé par le poussin de manchot empereur approchant un adulte
avec son poussin, qui tous deux tentent de communiquer par des vocalisations
© Frederique Olivier/John Downer Productions


L’un des grands enjeux scientifiques actuels est l’impact du changement climatique sur la biodiversité. Dans un contexte de développement durable, on s’interroge notamment sur la façon dont les ressources marines vont être affectées par le réchauffement. Il s’agit aussi d’éviter une surexploitation de ces ressources par l’homme. Dans ce contexte, les manchots peuvent constituer de bons indicateurs écologiques. Pour suivre leur succès reproducteur et leur survie, il faut marquer individuellement les manchots. L’Anatomie des pattes des manchots ne permettant pas le baguage, comme c’est le cas pour la plupart des autres oiseaux, la méthode utilisée est le baguage à un aileron (méthode qui offre l’avantage de permettre la lecture du numéro à distance et donc d’éviter de capturer l’animal pour l’identifier). Toutefois, dans un article paru dans la revue Nature en 20111, l’équipe de Strasbourg a montré que la gêne hydrodynamique provoquée par une bague à un aileron a de graves conséquences sur les manchots : diminution de 40% du succès reproducteur des oiseaux et de 16% de leur survie sur dix ans. La solution : un transpondeur, c’est-à-dire une « étiquette » électronique de moins d’1 gramme, introduit avec un pistolet de type vaccination sous la peau permet d’éviter cette gêne. Les chercheurs avaient été les premiers à utiliser cette méthode, bien avant qu’elle soit commercialisée et utilisée pour identifier nos animaux de compagnie.

Un sérieux problème subsistait cependant. En effet, pour être à ce point ultra-miniaturisé, le transpondeur ne contient pas de batterie, il est activé par radiofréquence la RFID (RadioFrequencyIDentification) et émet alors un signal permettant de l’identifier. Cependant, la distance de lecture est très courte et, contrairement à ce que permettaient les bagues, il n’y a aucun signe extérieur du marquage de l’animal. Une fois entré dans la colonie, l’individu transpondé se perd parmi des milliers d’individus. Il est alors impossible de savoir où est son site à l’intérieur de la colonie. La seule façon de localiser un manchot transpondé était donc jusqu’à présent de circuler dans la colonie avec un lecteur RFID manuel, avec les risques évidents de perturbation qui s’ensuivaient.
Afin de minimiser ces perturbations, les chercheurs se sont demandé si l’on pouvait remplacer l’homme par des robots télécommandés munis de lecteurs RFID. Encore fallait-il s’assurer que ces robots ne perturbaient pas également les animaux… 

Sur l’Ile de la Possession, dans l’Archipel de Crozet (SubAntarctique), les chercheurs ont équipé d’enregistreurs de fréquence cardiaque des manchots royaux en train de couver leur œuf, afin de comparer l’évolution de cette fréquence lors de l’approche d’un robot ou de l’homme (on sait en effet que la fréquence cardiaque n’augmente pas uniquement lors d’un exercice musculaire mais aussi lors d’une perturbation induisant un stress). Résultats : les manchots royaux ont défendu leur territoire à coups de bec et d’ailerons contre le robot, comme ils le font vis-à-vis de leurs congénères passant à proximité, et avec la même augmentation de leur fréquence cardiaque. Sans se déplacer, les couvreurs ont ignoré le robot dès qu’il s’immobilisait, même à leur proximité immédiate, et leur fréquence cardiaque retrouvait rapidement sa valeur initiale. En revanche, une approche humaine se traduisait par une augmentation beaucoup plus grande de la fréquence cardiaque des manchots. En outre, l’immobilisation de l’homme n’induisait pas un retour de la fréquence cardiaque à sa valeur initiale. La présence de l’homme provoquait une désorganisation de la structure de la colonie, les individus reculant lentement avec leur œuf sur les pattes et rentrant ainsi dans les territoires de leurs voisins, ce qui provoquait des batailles. Il fallait attendre environ 8 minutes après le départ de l’homme pour que la colonie se réorganise et que la fréquence cardiaque des manchots reprenne sa valeur initiale.

Ainsi, en équipant des robots de système de lecture électronique RFID, il est possible d’identifier et de localiser des manchots royaux dans leur colonie sans les stresser par une présence humaine. Mais qu’en était-il pour des manchots n’ayant pas de territoire ? Les manchots empereurs n’ont en effet pas de comportement de défense territoriale, contrairement à la plupart des animaux et à leur cousin royaux. C’est ce qui leur permet de se serrer les uns contre les autres en ces formations très denses que l’on appelle des « tortues »2 qui leur permettent de réduire leur dépense énergétique au cours du sévère hiver antarctique.

Les investigations ont été menées dans la colonie de manchots empereurs qui se trouve à proximité de la Base française Dumont d’Urville, en Terre-Adélie. Bien que le manchot empereur soit beaucoup plus grand et puissant que le manchot royal, il s’est avéré reculer à l’approche du même petit robot. Cependant, en posant un faux poussin sur ce même robot, il s’est révélé possible de l’approcher à distance de lecture RFID, adulte et poussin de manchot empereur essayant même de communiquer avec lui par des vocalisations ! Qui plus est, des poussins en « tortue » ont même laissé le robot surmonté du faux poussin s’introduire dans cette « tortue »...



Pour pouvoir approcher les manchots empereurs, les chercheurs ont camouflé
le rover avec un faux poussin, qui parvient à s’introduire dans une « crèche ».
© Frederique Olivier/John Downer Productions


 

Les chercheurs ont également montré que ce genre de robots peut également être utilisés pour l’identification électronique de mammifères marins comme les éléphants de mer.
Ces résultats marquent une nouvelle étape dans l’étude des animaux dans leur milieu naturel en ouvrant la voie à des recherches plus acceptables sur le plan éthique tout en évitant les biais scientifiques liés à la perturbation des animaux dans leur milieu naturel. Ainsi, des innovations technologiques peuvent non seulement contribuer à la recherche scientifique et à l’accroissement de nos connaissances sur les animaux sauvages, mais rendre ces études plus respectueuses, tant sur le plan de l’éthique que de l’environnement.

Dans la phase exploratoire, ces travaux ont bénéficié du don d’un ancien robot par le Service de déminage du Ministère de l’intérieur. Tous les développements méthodologiques liés à la construction de robots permettant ensuite aussi bien de réaliser les tests d’approche que de construire des robots capables d’identifier les animaux par RFID et de les localiser ont été rendus possible grâce à un soutien de la Fondation d’entreprise Total. Un soutien de l’Agence nationale de la recherche (ANR) a permis la finalisation des travaux. Les recherches menées en Terre Adélie ont été réalisées dans le cadre d’une collaboration avec la société britannique John Downer Productions de Bristol, qui s’est notamment traduite par le film TV « Spy in the Huddle  » produit pour la BBC. Outre la collaboration avec le Centre scientifique de Monaco, dans le cadre d’un Laboratoire international associé (LIA), ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’Université d’Oslo.


Note

1 Reliability of flipper-banded penguins as indicators of climate change
par Claire Saraux, Céline Le Bohec, Joël M. Durant, Vincent A. Viblanc, Michel Gauthier-Clerc, David Beaune, Young-Hyang Park, Nigel G. Yoccoz, Nils C. Stenseth & Yvon Le Maho dans Nature (2011).


Pour aller plus loin :

La reproduction d’une colonie de manchots Adélie anéantie par de mauvaises conditions climatiques (octobre 2014) – Lire la suite


Le manchot empereur, une espèce gravement menacée par le changement climatique (juillet 2014) - Lire la suite


Quand les manchots font la « tortue » (janvier 2014) - Lire la suite

 

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 Référence

"Rovers to minimize human disturbance in research on wild animals", Yvon Le Maho, Jason D Whittington, Nicolas Hanuise, Louise Pereira, Matthieu Boureau, Mathieu Brucker, Nicolas Chatelain, Julien Courtecuisse, Francis Crenner, Benjamin Friess, Edith Grosbellet, Laëtitia Kernaléguen, Frédérique Olivier, Claire Saraux, Nathanaël Vetter, Vincent A Viblanc, Bernard Thierry, Pascale Tremblay, René Groscolas & Céline Le Bohec, Nature Methods, le 2 novembre 2014.
 

Contacts chercheurs

Yvon Le Maho
Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) – CNRS / Université de Strasbourg
Tél. : 03 88 10 69 33
Email : yvon.lemaho@iphc.cnrs.fr

Céline Le Bohec
Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) – CNRS / Université de Strasbourg
Tél. : 03 88 10 66 59
Email : celine.lebohec@ipch.cnrs.fr

Jason Whittington
chercheur au Centre scientifique de Monaco
Tél : 377 97 77 44 55
Email : jdwhittington@centrescientifique.mc

 

Contact communication

Nicolas Busser
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) – CNRS / Université de Starsbourg
Tél. : 03 88 10 66 66
Email : nicolas.busser@iphc.cnrs.fr