Recherche & Colombophilie

07 décembre 2018

La vitesse détermine les "meneurs" et les meneurs déterminent l'apprentissage pendant les vols en groupe.

"Speed determines leadership and leadership determines learning during pigeon flocking"

La vitesse détermine les "meneurs" et les meneurs déterminent l'apprentissage pendant les vols en groupe.

http://www.cell.com/current-…/fulltext/S0960-9822(15)01307-X

Publication de Pettit et al., 2015 dans le journal Current Biology. Disponible en ligne gratuitement.

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Avant propos: je vais utiliser deux termes anglais qui, une fois traduit, perdraient un peu de leur sens. Pour vous aider à appréhender cet article, ayez bien à l'esprit que le terme "Leadership" va désigner un pigeon qui prend des décisions pendant le vol, décisions qui seront appliqués par le groupe (cela peut concerner aussi bien la direction que l'altitude ou la route choisie). Le leadership caractérise donc la capacité à mener l'équipe. A l'opposé, nous aurons les "Followers", ceux qui suivent les meneurs et ne prennent pas de décision pour le groupe.

Résumé
Une des questions clé des comportements collectifs est de savoir comment les différences individuels structurent les groupes, affectent le flux d'information et donnent à certains membres plus de poids dans les décisions prises. Cette étude à comparé l'influence relative de chaque pigeon par rapport à la direction prise par le groupe en prenant comme postulat de départ des vols réalisés individuellement.
Le degré de "Leadership" d'un pigeon à été prédit en fonction de la vitesse brute des premiers vols individuels mais pas forcément par rapport à la route la plus directe (un pigeon qui zigue-zague mais qui arrive plus vite sera mieux positionné qu'un pigeon qui vole en ligne droite très lentement).
En testant les pigeons individuellement après une série de vols en groupes, il apparaît que les leaders ont appris des routes plus directes que les followers. Les expériences ont été répétés sur 3 sites différents avec différents groupes de pigeons et les analyses ont montré une certaine constance entre les individus leaders et followers. La hiérarchie en vol pourrait donc être dépendante de la vitesse de base du pigeon.
L'étude à également montré que les leaders apprennent plus vite et deviennent de meilleurs navigateurs même si le leadership n'est pas initialement dû à la capacité de navigation.

Méthodes
40 pigeons ont été utilisés, de 2 à 8 ans, des deux sexes. Ils ont été élevés à la Station d'Expérimentation de l'Université d'Oxford ou transférés à la station dans leur première année. Ils ont été divisés en 4 groupes de 10 pigeons. Les groupes sont restés constants tout au long de l'expérimentation.
Les auteurs ont répétés les même séquences de vols à trois sites de lâcher différents. Tous les pigeons avaient déjà de l'expérience en vols groupés ou individuels. Les 3 sites de lâcher de l'étude ont été différents des sites de lâcher déjà connus des pigeons.
A chaque site, les pigeons ont été d'abord lâchés séparément une fois, suivi par 4 lâchers par groupe de 10, et enfin un deuxième vol solo. Les oiseaux ont été transportés par voiture avec vitres ouvertes afin d'avoir accès aux odeurs aéroportés. Concernant les vols solo, il y a eu entre 10 et 20 min d'attente entre le lâcher de 2 pigeons. Le soleil était visible et la vitesse du vent était en dessous de 8 m/sec.
Tous les pigeons ont été tracés par GPS (un groupe avec des GPS-harnais, les autres avec des GPS sur Velcro, la base du velcro étant collée sur le dos du pigeon). Les loggers (enregistreurs GPS) pèsent 13g.

Résultats
Le premier paramètre testé est de savoir si le degré de leadership d'un pigeon est corrélé avec l'efficacité de son premier vol solo (calculé comme le ratio entre la distance réellement volée et la distance en ligne droite).Le deuxième paramètre a été de tester le leadership en fonction de la vitesse du vol solo. Enfin, les auteurs ont examiné l'impact de la position de leader par rapport à la position de follower en ce qui concerne l'apprentissage lors des vols en groupe.

Leadership et comportement lors du vol retour
Le comportement leader/follower est constant quelques soient les sites de lâcher (publi, r=0.35, Table 1). Il est également constant au sein des groupes à chaque site (r=0.25-0.30).
Pour savoir quel paramètre était le plus judicieux pour définir le leadership, les auteurs ont créés différents modèles mathématiques (je passe les détails) en fonction de l'efficacité du vol solo 1, de l'efficacité du vol solo 2 ou de la vitesse du vol solo 2.

Leadership est position au sein du groupe
Les auteurs ont également montré que les leaders ont tendance à voler devant le reste du groupe. Tout comme le leadership, la moyenne de la position "devant-derrière" est positivement associée avec la vitesse du vol solo.

Efficacité du vol
Les pigeons ont pris des routes plus directes lors des vols groupés que lors des vols solos. L'efficacité moyenne d'un groupe de 10 pigeons augmentent nettement entre le vol solo 1 et le vol en groupe 1. Puis, cette efficacité moyenne diminue entre le vol en groupe 4 et le vol solo 2.
L'efficacité de vol s'améliore avec l'expérience sur un même site de lâcher: entre les deux vols solos, l'efficacité augmente de 0.55 à 0.74, ce qui représente une diminution de distance volée de 23% (Figure 1A, Table 2).
Le premier vol solo est complètement inefficace comparé aux autres vols, en effet, les premiers vols de chaque site font entre 1.1 et 10.3 fois la distance en ligne droite. Entre les différents sites de lâcher, peu de cette variabilité est constante entre les individus (15%, Table 1). Par contraste, l'efficacité du vol solo 2 est significativement constant entre les oiseaux tout comme la vitesse brute.

Discussion
Les résultats montrent de manière certaine que les leaders apprennent plus efficacement que les followers pendant les trajets collectifs. Les pigeons ayant le plus d'influence pendant les vols groupés prennent ensuite des routes plus directes même si lors de leur premier vol solo cela n'était pas le cas. De plus, le degré de leadership d'un pigeon est mieux corrélé avec la vitesse qu'avec l'efficacité de vol (ligne droite).
La corrélation vitesse/leadership rejoint les constats faits dans d'autres études. Les pigeons leaders se trouvant devant les followers du fait de leur vitesse plus rapide, ils ont aussi une plus grande influence sur la direction que prend le groupe. Dans le but de rester dans le groupe, les pigeons plus lents abandonnent le contrôle de la navigation et se consacrent à suivre leurs congénères plus rapides. Toutefois, ce mécanisme ne signifie pas que le leadership est exclusivement dû aux différences de vitesses. En effet, de larges différences en terme d'expérience peuvent influencer le leadership.
Les différences de vitesses nous donnent tout de même une bonne appréciation de la capacité à mener des pigeons:
-Le leadership est constant à travers le temps
-Il est similaire que ce soit en vol de routine autour de la maison, qu'en vol à partir d'un lieu de lâcher
-Le leadership n'est pas affecté par des différences modérés dans l'expérience des lieux de lâcher.
Pour aller plus loin dans la compréhension du leadership dans les groupes nous avons besoin de déterminer comment plusieurs facteurs interagissent pour faire un pigeon plus rapide. En dehors des facteurs morphologiques, il faudrait pouvoir quantifier l'effet de la motivation dans les vols retours.

http://www.cell.com/current-…/fulltext/S0960-9822(15)01307-X

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Polymorphism within the LDHA gene in the homing and non-homing pigeons

J´avais prévu de vous présenter cette publication mais une bien plus intéressante a été publiée cette année et m´a complètement absorbé. Je sais que celle-ci a déjà fait l´objet de revues, d´articles dans le monde colombophile, mais ma démarche n’est pas de regrouper et de discuter ce ces publications colombophiles. Je veux simplement vous donner les éléments nécessaires à la compréhension des articles scientifiques et vous laisse libre de l’interprétation qui en découle. Seulement, comme dans toutes publications, il se peut que des conclusions soient prises un peu trop vite sans prendre en considération tous les éléments et ce n´est pas toujours facile de mettre le doigt dessus.

La présente revue est celle de l’article de Dybus et al., parue en 2006 dans le Journal of Applicated Genetic et qui se penche sur le Polymorphisme du gène LDHA chez le pigeon voyageur et non-voyageur. Il s´agit en fait d´une communication courte, c’est à dire qu’il n´y a pas matière a écrire un article complet sur le sujet.

L´article initial se trouve ici : https://link.springer.com/article/10.1007%2FBF03194601

Le titre initial de l´article : Polymorphism within the LDHA gene in the homing and non-homing pigeons

Tout d´abord, les gènes de la famille LDH (Lactate déshydrogénase) sont impliqués dans les métabolismes aérobies et anaérobies, ils sont donc impliqués dans l´endurance des muscles, la récupération et les capacités aérobiques. Chez les vertébrés on retrouve un isozyme LDH-A pour la réduction des pyruvates dans les tissus musculaires (anaérobiques) et un isozyme LDH-B pour l´oxydation des L-Lactate dans les tissus aérobiques. Une précédente étude de Dybus et al. a mis en évidence l´existence d´un polymorphisme pour le gène LDHA appelé HaeIII.

L´étude porte sur 445 pigeons, répartis comme ceci (voir tableau 1) :
              - 145 pigeons voyageurs de l´université de Pologne

              - 123 pigeons voyageurs provenant d´amateurs locaux

              - 98 pigeons voyageurs venant de Taiwan et Chine

              - 79 pigeons non-voyageurs de différents types (King, Strasser…)

Les différents groupes montrent des répartitions de fréquences alléliques différentes pour les allèles A et B du gène LDHA. Pour les groupes II et II, les fréquences des allèles A et B sont respectivement les mêmes, aux alentours de 0.20 pour l´allèle A (0.203 et 0.219) et 0.80 pour l´allèle B (0.797 et 0.781). La répartition des génotypes LDHAAB et LDHABB est globalement la même pour ces deux groupes et on retrouve le génotype LDHAAA a hauteur de 9.2% dans le groupe III et 3.3% dans le groupe II. L´allèle A est bien moins présent dans le groupe IV avec une fréquence de 0.006 contre 0.994 pour l’allèle B. Pour le groupe contrôle, la fréquence de l´allèle B est de 0.935, l´allèle a est à 0.065. De ce fait, les génotypes LDHAAA sont quasiment inexistants dans ces deux groupes (0.007 pour le groupe I et néant pour le groupe IV).

Les auteurs suggèrent donc que les différences moléculaires qu’ils ont identifié entre les allèles A et B du gène LDHA pourraient affecter l´activité de l´enzyme LDHA, influençant alors les capacités de vol dans les groupes II et III qu’ils ont appelé « top racing ». Comme on retrouve l´allèle A en plus grande quantité dans ces deux groupes « top racing », ils suggèrent (ils n´ont pas utilisé de termes catégoriques) que l´allèle A du gène LDHA a un effet favorable sur les performances des pigeons voyageurs.

Cependant il y a plusieurs points à soulever concernant ce simple tableau.
Premièrement, ils comparent des pigeons voyageurs et des non-voyageurs mais les voyageurs sont surreprésentés dans l´étude (445 pigeons en tout, 79 non-voyageurs contre 366 voyageurs). C´est déjà, en soi, un énorme biais puisque les voyageurs sont représentés 4.5 fois plus que les non-voyageurs. Cette sous-représentation des non-voyageurs influencent directement les fréquences alléliques et on pourrait s´attendre à des changements dans ces fréquences si l´étude avait pris en compte un nombre plus grand de pigeons non-voyageurs.
De plus, dans les races de non-voyageurs, on ne retrouve pas de pigeons comme l´English carrier qui est une race plus proche des voyageurs.

Deuxièmement, ils comparent des voyageurs et des non-voyageurs. Pour être précis, ils comparent une population « pigeons voyageurs » à une autre population de « non-voyageurs ». En génétique, le terme population est défini pour une seule espèce et on peut donc parler de population du Strasser ou de la population du King. Ici, le regroupement de toutes ces espèces dans le groupe IV forme une communauté, ce n´est pas une population. Pareillement, chaque espèce de non-voyageurs se retrouve donc fortement sous-représenté par rapport à la population de voyageurs. Cela peut paraitre un peu tatillon de ma part de soulever ce point, mais comparer un groupe de populations à une population (repartis en trois groupes) n´a pas de sens. La base de la science étant de comparer ce qui est comparable et de pouvoir reproduire les expériences à l´identique. A titre d´exemple, la dernière publication portant sur le génome du pigeon, dont la traduction et la revue seront bientôt en ligne, compare différentes populations bien distinctes en séparant les diverses races de non-voyageurs.

Troisième point, ils ont labellisé les groupes II et III comme « top racing pigeons ». Sur quoi se sont-ils basés ? Ont-ils formé ces groupes sur la base des résultats individuels des pigeons aux concours ou ont-ils simplement choisi de les appeler comme cela parce que les pigeons proviennent d´un colombier pratiquant la sélection sur la base de résultats en concours ? Aucune mention n’est faite dans l´article et rien ne permet d’évaluer la qualité de ce groupe « top racing pigeons ». Sont-ils des pigeons de vitesse, de demi-fond, de grand fond ? Sont-ils des As pigeons, des gagnants de prix par 10 ou par 20 ? Au regard des éléments fournis, rien ne permet de juger ou de préjuger de la valeur de ces pigeons.

Quatrième point, le groupe de contrôle. Ce groupe est formé par les pigeons voyageurs de l´université de Pologne (groupe I). De même, rien ne permet de dire si ces pigeons sont sélectionnés sur la base de leurs performances en concours. D´ordinaire, les pigeons élevés par les universités servent le plus souvent à des études comportementales ou sur l´orientation et aucun élément présenté ici ne permet de juger de la présence d’une sélection ni sur quels traits celle-ci est basée.

Alors, que nous dit vraiment cette publication ?
Elle nous montre qu´il existe deux allèles, A et B pour le gène LDHA chez le pigeon. Ces allèles sont présents chez l´ensemble des pigeons mais les fréquences alléliques varient d´une population (ou communauté) à l´autre. On retrouve l´allèle A à hauteur de 20% chez le pigeon voyageur participant aux concours et la fréquence de cet allèle est très faible chez les races de pigeon non-voyageurs.

Pouvons-nous conclure que la présence de l´allèle A du gène LDHA permet un accroissement des performances ?
Et bien non, même si l´allèle A est plus fréquemment rencontré chez le pigeon voyageur, cette différence de fréquence pourrait être expliquer par plusieurs choses et pourrait notamment résulter d´un phénomène que l´on appelle la dérive génétique (faisant varier aléatoirement les fréquences alléliques au sein des populations). Une autre possibilité est l´auto-stop moléculaire. Pour faire simple, une région du génome peut comporter différents gènes qui se situent très proches les uns des autres : du fait de ce rapprochement, le gène, lorsqu´il est sélectionné, emmène avec lui les gènes qui lui sont proches. L´augmentation de la fréquence de l´allèle A du gène LDHA pourrait être due à la sélection d´un autre gène.

La fonction des gènes LDH est importante pour le fonctionnement des muscles : à 42% de la VO2 max, l’apport du lactate est deux fois plus important que celui du glucose et les gènes LDH peuvent donc probablement influencer la vitesse et l’endurance. Cependant, rien ne permet, au regard des éléments apportés dans cette publication, de conclure que l´allèle A du gène LDHA va permettre les pigeons de voler plus longtemps et plus rapidement (les deux groupes II et III de pigeons voyageurs montrent des niveaux similaires de fréquences alléliques, étant donné que les deux autres groupes ne sont pas représentatifs de la population « voyageurs », on ne peut pas établir un lien de cause à effet). Pour ce faire, il faudrait établir des critères permettant d’apprécier les performances des pigeons voyageurs (coefficient par exemple), de créer différentes catégories en fonction de ces critères ainsi que des distances pour lesquels ils ont performé, puis ensuite, étudier les fréquences alléliques au sein de ces différents groupes. Cela permettrait d´évaluer l’apport de l´allèle A dans les performances des pigeons voyageurs.

Je vous présenterai plus tard, une autre publication portant également sur le polymorphisme du gène LDHA chez le pigeon parue un peu plus récemment (2013) et qui apporte d’autres éléments de réflexion. Egalement, une revue très intéressante sur le génome du pigeon sera mise en ligne sous peu.

 

 

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15 novembre 2018

Relations entre les caractères morphologiques et la personnalité des pigeons par rapport à une prédation

Dans cet article (Santos et al., 2015), le but était de mettre en évidence la relation entre les caractères morphologiques et la personnalité des pigeons par rapport à une prédation (Faucon pélerin ou Autour des palombes).

Pour ce faire, les chercheurs ont commencé par créer des indices permettant de noter le caractère et la personnalité des pigeons:
-Le premier indice (FID) correspond à la tolérance d'un pigeon par rapport à une personne non familière: le pigeon est enfermé dans une cage, une personne se met à distance fixe de la cage, le pigeon est alors libéré et la personne se dirige vers lui. La distance FID correspond à la distance entre la personne et le pigeon au moment où le pigeon s'est envolé.
-Le deuxième indice (ERT) mesure l'habilité du pigeon à s'échapper d'un endroit clos: le pigeon est mis dans une cage, cette cage est ouverte à distance. On mesure le temps qu'il met à s'échapper de cette cage.
-Le troisième indice (TI) concerne l'immobilité tonique et consiste à mesurer le temps que met un pigeon à se relever et s'échapper après avoir été tenu sur le dos et immobilisé 12 secondes,
-Le dernier indice (FN), correspond au temps que met un pigeon à aller se nourrir alors que son soigneur habituel est vêtu avec différents accessoires (rubans, clochettes, etc...).

Parallèlement à ces indices, l'ensemble des pigeons à fait l'objet de mesure morphologiques, à savoir:
-Poids du pigeon,
-Longueur de l'aile,
-Longueur de la queue,
-Longueur des pattes,
-Circonférence pectorale,
-Coloration du plumage (sur une échelle de 1 à 7, le bleu étant la valeur médiane = 4).

15 des 27 pigeons ont été attaqués par des rapaces (10 mâles et 5 femelles). Le temps de vol à été compris entre 15 minutes et jusqu'à deux jours lorsque les pigeons ont été attaqués, dû au fait que les pigeons s'arrêtent et évitent de revenir sur la zone de prédation.

Lors de l'étude, les vols ont été tracés pour chaque pigeon grâce à des mini-GPS et les auteurs ont été capables d'analyser 7 vols différents où les pigeons volaient en groupe lors d'une attaque (Les vols où les pigeons n'ont pas été attaqués ainsi que les vols où les pigeons se scindaient en plus petits groupes n'ont pas été pris en compte).

Quelles sont les conclusions de cette étude?

Tout d'abord, les pigeons montrant une valeur FID haute (pigeons qui s'échappent le plus vite à l'approche d'un humain) sont les moins tués pendant les vols retours. Egalement, les pigeons montrant des facilités à s'échapper d'un endroit confiné (ERT rapide, correspond à la facilité qu'un pigeon à de se sortir d'une zone boisée par exemple), sont également des pigeons moins prédatés. Ceci est également vrai pour les pigeons dont le FN (peur du soigneur lorsqu'il donne à manger) est élevé.
A noter que les pigeons qui résistent à la prise en mains et qui ont une faible immobilité tonique (TI) font partie des pigeons les plus facilement tués par les rapaces, ceci s'explique par le fait que le rapace relâche temporairement ses serres. A ce moment, le pigeon qui se débat se fait tuer, alors que celui qui ne se débat pas et "fait le mort" ne serait-ce qu'une poignée de secondes, peut trouver la chance de s'échapper.

Concernant les particularités morphologiques, il apparaît que les pigeons les plus clairs sont plus prédatés que ce soit avec le faucon ou avec l'autour des palombes. Cependant, d'autres études ont démontré que si la proportion de pigeons clairs et de pigeons sombres s'inversaient dans les groupes, alors l'autour des palombes inverse également sa préférence, c'est à dire que ce prédateur se fixe sur la proie qui contraste le plus avec le groupe.

Le dernier point de l'étude conseille la taille des pigeons, mais les conclusions sont moins franches. En effet, le faucon pèlerin et l'autour des palombes sont des oiseaux très différents en termes de vitesses et d'habitats. Le faucon pèlerin est un oiseau très rapide et vit dans des milieux ouverts alors que l'autour des palombes trouve son territoire de chasse dans les forêts et bosquets. Ainsi, un pigeon, même montrant un FID élevé pourra se faire capturer par le pèlerin alors que ce même pigeon aura plus de facilité à s'échapper d'un autour des palombes. De manière général, le modèle construit par les auteurs montrent que la longueur des pattes (qui est en fait un bon marqueur de la taille générale du pigeon) est bien corrélée avec la mortalité des pigeons. En clair, les rapaces choisissent les plus grosses proies ou alors les pigeons les plus gros ont plus de mal à s'échapper.

Rappel de la publi d'origine:
https://www.nature.com/articles/srep15490

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