(PhysOrg.com) — Au cours des deux dernières décennies, Michael Dickinson a été interviewé des centaines de fois par des journalistes au sujet de ses recherches sur la biomécanique du vol des insectes. Une question de la presse l’a toujours poursuivi : Pourquoi les mouches sont-elles si difficiles à écraser ?

« Maintenant, je peux enfin répondre », dit Dickinson, professeur de bio-ingénierie Esther M. et Abe M. Zarem à l’Institut de technologie de Californie (Caltech).

En utilisant l’imagerie numérique haute résolution et à grande vitesse de mouches à fruits (Drosophila melanogaster) confrontées à une tapette imminente, Dickinson et Gwyneth Card, étudiante diplômée, ont déterminé le secret de la manœuvre d’évitement de la mouche. Bien avant que la mouche ne saute, son petit cerveau calcule l’emplacement de la menace imminente, élabore un plan d’évasion et place ses pattes dans une position optimale pour s’écarter du chemin dans la direction opposée. Toute cette action se déroule dans un délai d’environ 100 millisecondes après que la mouche ait repéré la tapette.

« Cela illustre la rapidité avec laquelle le cerveau de la mouche peut traiter les informations sensorielles en une réponse motrice appropriée », dit Dickinson.

Par exemple, les vidéos ont montré que si la tapette descendante – en fait, un disque noir de 14 centimètres de diamètre, tombant à un angle de 50 degrés vers une mouche debout au centre d’une petite plate-forme – vient de devant la mouche, celle-ci déplace ses pattes médianes vers l’avant et se penche en arrière, puis soulève et étend ses pattes pour pousser vers l’arrière. En revanche, lorsque la menace vient de l’arrière, la mouche (qui a un champ de vision de près de 360 degrés et peut voir derrière elle) déplace ses pattes centrales un tout petit peu vers l’arrière. Avec une menace venant du côté, la mouche garde ses pattes médianes immobiles, mais penche tout son corps dans la direction opposée avant de sauter.

« Nous avons également constaté que lorsque la mouche effectue des mouvements de planification avant le décollage, elle prend en compte la position de son corps au moment où elle voit la menace pour la première fois », explique Dickinson. « Lorsqu’elle remarque pour la première fois l’approche d’une menace, le corps d’une mouche peut être dans n’importe quelle posture en fonction de ce qu’elle faisait à ce moment-là, comme se toiletter, se nourrir, marcher ou faire la cour. Nos expériences ont montré que la mouche « sait » d’une certaine manière si elle doit effectuer des changements posturaux plus ou moins importants pour atteindre la posture correcte avant le vol. Cela signifie que la mouche doit intégrer les informations visuelles de ses yeux, qui lui indiquent d’où la menace s’approche, avec les informations mécanosensorielles de ses pattes, qui lui indiquent comment se déplacer pour atteindre la bonne posture avant le vol. »

Les résultats offrent un nouvel aperçu du système nerveux de la mouche, et suggèrent qu’il existe dans le cerveau de la mouche une carte dans laquelle la position de la menace imminente « est transformée en un modèle approprié de mouvement des pattes et du corps avant le décollage », explique Dickinson. « Il s’agit d’une transformation sensorielle-motrice plutôt sophistiquée et la recherche est en cours pour trouver l’endroit du cerveau où cela se produit », ajoute-t-il.

Les recherches de Dickinson suggèrent également une méthode optimale pour frapper réellement une mouche. « Il est préférable de ne pas frapper à la position de départ de la mouche, mais plutôt de viser un peu en avant de celle-ci afin d’anticiper l’endroit où la mouche va sauter lorsqu’elle verra votre fraise pour la première fois », dit-il.

L’article, « Visually Mediated Motor Planning in the Escape Response of Drosophila », sera publié le 28 août dans la revue Current Biology.