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RÉSUMÉ
La bioacoustique étudie les signaux acoustiques échangés entre les animaux. Au niveau proximal, elle s’intéresse à la production, à la propagation, à la réception des signaux ainsi qu’aux processus anatomophysiologiques et neurophysiologiques par lesquels ceux-ci sont produits et traités. Au niveau distal, elle s’intéresse à la fonction et à la mise en place de ces signaux au cours de la vie des individus (ontogénèse) et à leurs modalités d’apparition dans le règne animal (phylogénèse). L’approche est donc pluridisciplinaire, impliquant des connaissances non seulement en éthologie mais également en anatomophysiologie, génétique, évolution, écologie et traitement du signal. Cet article décline les méthodologies et les principaux sujets d’étude de cette science.
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Bioacoustics studies the acoustic signals exchanged between animals. At the proximal scale, it focuses on the production, propagation and reception of signals, as well as on the anatomo-physiological and neurophysiological processes by which they are produced and processed. At the distal scale, it focuses on the function and the establishment of these signals during the life of individuals (ontogeny) and their modalities of emergence in the animal kingdom (phylogeny). Thus, the approach is multidisciplinary, involving not only knowledges in ethology but also in anatomo-physiology, genetics, evolution, ecology and signal processing. This article describes the methodologies and the main study subjects of this science.
Auteur(s)
-
Thierry AUBIN : Directeur de recherche émérite au CNRS, docteur en neurobiologie des universités de Besançon, Nancy, Strasbourg - NeuroPSI, CNRS UMR 9197, université Paris-Saclay, France
INTRODUCTION
La bioacoustique est une branche de la science issue de l’éthologie*. Si de tout temps les hommes se sont intéressés aux sons produits par les animaux, c’est à un biologiste slovène, Ivan Regen, que l’on doit la naissance dans les années 1920 de la bioacoustique en tant que véritable discipline scientifique. Ce biologiste s’est intéressé aux stridulations produites par différentes espèces d’Orthoptères* (criquets et sauterelles), stridulations qu’il a enregistrées puis rediffusées à des individus pour observer leurs réponses. C’est ensuite le développement d’outils et de méthodes permettant d’enregistrer, d’analyser et de traiter les signaux acoustiques qui a permis l’évolution de la recherche dans le domaine de la bioacoustique. En 1945, l’invention par le laboratoire Bell du sonagraphe a permis de visualiser les trois paramètres fondamentaux du son : temps, fréquence et intensité. En 1951, l’ingénieur suisse Stefan Kudelski fabrique un magnétophone de petites dimensions et autonome en énergie qui va révolutionner l’enregistrement en milieu naturel. C’est ainsi que dans les années 1950-60, les progrès techniques dans le domaine de l’analyse et de la synthèse acoustiques ont permis véritablement d’étudier de façon précise les vocalisations animales. La bioacoustique, en tant que domaine de recherche, s’est développée d’abord dans les pays anglo-saxons, principalement à l’université de Cambridge en Angleterre et au Cornell Lab. of Ornithology aux États-Unis… puis en Europe. Petit cocorico : un laboratoire français, sous l’égide de René-Guy Busnel (directeur du laboratoire d’acoustique animale à l’EPHE et du laboratoire de physiologie acoustique à l’INRA de Jouy-en-Josas), a dès 1965 lancé la bioacoustique en France et ce laboratoire a rapidement acquis une renommée internationale. Les premiers modèles animaux étudiés par les bioacousticiens ont été les Orthoptères, les oiseaux et les cétacés. Aujourd’hui, on peut estimer que plus d’une centaine de laboratoires à travers le monde travaillent dans ce domaine. Les recherches impliquant des études en physiologie et neurophysiologie et celles impliquant des animaux domestiques s’effectuent essentiellement en laboratoire, alors que celles à visées plus éthologiques et écologiques sont davantage menées sur le terrain avec des animaux sauvages.
*un glossaire est présenté en fin d’article.
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KEYWORDS
Acoustic communication | Coding-decoding | Propagation in the environment
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Communication dans l’environnement
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2. Phonation et audition animale
2.1 Larynx, syrinx et production de sons complexes
Si la production de sons chez les Arthropodes est de type friction et percussion, celle des Vertébrés, pour garder une analogie musicale, est de type instrument à vent : l’air insufflé par des sacs (poumons, sacs aériens des oiseaux) est ensuite modulé par des membranes positionnées dans un tube (bronches, trachée). Dans le premier cas, les sons produits sont simples et consistent en des unités sonores plus ou moins rythmées et peu modulées en fréquence. Dans le second cas, dû à la présence d’organes vocaux spécialisés, les sons peuvent être beaucoup plus complexes.
La fonction d’organe vocal est assurée par le larynx chez certains reptiles et amphibiens et chez les mammifères. Chez les oiseaux le larynx a perdu sa fonction vocale, supplanté par la syrinx il y a probablement entre 66 et 68 millions d’années . Larynx et syrinx, quelle différence ? Si les deux systèmes renferment des membranes vibratiles, telles les cordes vocales humaines, la différence tient essentiellement dans leur position. Le larynx est situé haut sur la trachée, près de la cavité buccale, alors que la syrinx est généralement située à la jonction bronches-trachée, ce qui permet aux oiseaux de piloter indépendamment deux sources sonores issues des bronches droites et gauches.
Cette faculté spécifique aux oiseaux est dénommée le phénomène deux voix. Beaucoup d’oiseaux chanteurs, lorsqu’ils vocalisent, utilisent alternativement les voix gauche et droite. Dans leurs chants, certaines espèces produisent plus de notes avec la voix gauche, d’autres plus avec la voix droite. Il existe donc des espèces vocalement gauchères et droitières. D’autres oiseaux produisent simultanément des sons sur les deux voix, ce qui peut aboutir à la production d’un signal très complexe constitué de deux séries harmoniques de fréquences voisines qui interagissent par battements (figure 4). Chez certains manchots, les caractéristiques...
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Phonation et audition animale
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SEBE (F.), AUBIN (T.), BOUE (A.), POINDRON (P.) - Mother-young vocal communication and mutual acoustic recognition promote preferential nursing in sheep. - Journal of Experimental Biology, 211, p. 354-362 (2008).
-
(2) - MATHEVON (N.), AUBIN (T.) - Acoustic coding strategies through the lens of the mathematical theory of communication. - In: Coding strategies in vertebrate acoustic communication (Aubin T. et Mathevon N. Eds); Springer Press Cham, Switzerland, p. 1-10 (2020).
-
(3) - BRIEFER (E.), AUBIN (T.), LEHONGRE (K.), RYBAK (F.) - How to identify dear-enemies: the group signature in the complex song of the skylark Alauda arvensis. - Journal of Experimental Biology, 211, p. 317-326 (2008).
-
(4) - SHANNON (C.E.), WEAVER (W.) - The mathematical theory of communication. - University of Illinois Press, Urbana, 125 p. (1949).
-
(5) - RIEDE (T.), THOMSON (S.L.), TITZE (I.R.), GOLLER (F.) - The evolution of the syrinx: an acoustic theory. - PLoS Biology, 17(2): e2006507 (2019).
- ...
ANNEXES
Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche
Laboratoires français spécialisés en bioacoustique
Centre de recherche en Neurosciences de Lyon, CNRS UMR 5292, équipe Neuro-éthologie sensorielle, université de St Étienne :
Ethologie Animale et Humaine, CNRS UMR 6552, université de Rennes 1 :
https://ethos.univ-rennes1.fr/
Institut de Systématique, Évolution, Biodiversité, CNRS UMR 7205, équipe Biodiversité. Muséum national d’histoire naturelle de Paris :
https://isyeb.mnhn.fr/fr/annuaire/jerome-sueur-2628
Laboratoire d’Éthologie Cognition Développement, EA 3456, université Paris-Nanterre :
Neuro-PSI CNRS UMR 9197, équipe Communications Acoustiques, université Paris-Saclay :
https://www.cb.universite-paris-saclay.fr/
Sonothèques
Sonothèque du Muséum national d’histoire naturelle :
https://www.sonotheque.mnhn.fr
Xeno-canto :
Documentation – Formation – SéminairesCongrès internationaux
African Bioacoustics Community (ABC conference) :
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