Mécanismes comportementaux et interactions impliqués dans les déplacements collectifs coordonnés et dans les réponses collectives aux perturbations de groupes de moutons.

Les déplacements coordonnés de groupes d’organismes constituent un des phénomènes collectifs les plus spectaculaires et également les plus répandus que l’on puisse observer dans les systèmes vivants, depuis les colonies de bactéries, jusqu’aux migrations de gnous, en passant par les bancs de poissons, les nuées d’étourneaux et les foules humaines. Ces phénomènes s’accompagnent de la formation de structures spatiales et temporelles dont l’échelle peut atteindre plusieurs ordres de grandeur celle des individus. L’objectif des recherches menées dans ce projet est d’identifier les mécanismes comportementaux qui gouvernent le déplacement coordonné de groupes de moutons, et de formuler un modèle des interactions entre les unités composant ces groupes pour comprendre comment s’opère la coordination de leurs déplacements et la propagation de l’information au sein du groupe. 

Comportements mimétiques et dynamiques collectives intermittentes dans les troupeaux de moutons

Les comportements d'imitation constituent la clé de voute de très nombreux phénomènes collectifs observés dans les groupes animaux. Pour comprendre le rôle de ces comportements et leurs conséquences à l’échelle d’un groupe, nous avons analysé les déplacements collectifs de troupeaux de moutons en pâturage en déplacement spontané ou en déplacement expérimentalement contrôlé.

Lors de déplacements provoqués, nous avons mis en évidence deux types de décisions collectives: soit un déplacement collectif, soit une absence de suivi. L’absence de suivi reflète une transition dépendant de la taille du groupe et reflète une inhibition par le nombre d’individus en alimentation/arrêt et une prise de décision individuelle/imitation qui dépend de la durée du stimulus (individu qui s’éloigne). Les départs et les arrêts collectifs obéissent à un même type de dynamique non linéaire, avec un conflit entre stimulation exercée par les individus partis et une rétention par les individus à l’arrêt (PLoS ONE, 10: e0140188).

En grands groupes, les moutons alternent des phases de dispersion lentes avec des phases de regroupement très rapides au cours desquelles les moutons imitent le comportement de leurs voisins. Ces travaux réalisés en collaboration avec les Universités d’Aberdeen et de Nice (PNAS USA, 2015, http://www.pnas.org/content/112/41/12729.full) montrent que ces regroupements sont similaires à des phénomènes d’avalanches intermittentes sans échelle caractéristique d’amplitude. Ils montrent également que l’intensité avec laquelle les moutons s’imitent joue un rôle clé dans la capacité d’un troupeau à maximiser la surface de pâturage explorée tout en minimisant le temps nécessaire pour se regrouper.

Références:

Ginelli, F, Peruani, F., Pillot, M.H., Chaté, H., Theraulaz, G. & Bon, R. 2015. Intermittent collective dynamics emerge from conflicting imperatives in sheep herds. Proceedings of The National Academy of Sciences USA, 112: 12729–12734.

Toulet, S., Gautrais, J., Bon, R. & Peruani, F. 2015. Imitation combined with a characteristic stimulus duration results in robust collective decision-making. PLoS ONE, 10: e0140188.