Fiche de révision : Éthologie et rythmes biologiques

Plan du Cours

  1. Définitions et histoire de l’éthologie
  2. Les quatre questions de Tinbergen
  3. Décrire les comportements animaux
  4. Échantillonner les comportements
  5. Mesurer les rythmes biologiques
  6. Rythmes journaliers et niches temporelles
  7. Rythmes circadiens et déterminants
  8. Synchroniser les rythmes circadiens
  9. Rythmes annuels et circannuels
  10. Photopériodisme et reproduction saisonnière
  11. Rythmes infradiens et cycles sexuels
  12. Rythmes ultradiens et vie sociale
  13. Applications de la chronobiologie

1. Définitions et histoire de l’éthologie

Notions clés & Définitions

  • Éthologie : Étude des comportements des animaux.
  • Comportement : Raymond Campan - Expression dynamique des relations dialectiques permanentes entre un individu et son milieu.
  • Environnement pertinent : Sous-système des environnements biotique et abiotique qui est fonctionnel et utile pour l’animal.

★ À maîtriser

📌 Les comportementalistes étudient les comportements en conditions contrôlées, tandis que les objectivistes les observent en milieu naturel.

Compléments

  • En 1854, Isidore Geoffroy Saint-Hilaire introduit le terme d’éthologie. - Isidore Geoffrey Saint Hilaire

  • Pavlov et Skinner sont associés à l’approche comportementaliste, qui explique le comportement par l’apprentissage et le conditionnement. - Yvan Pavlov et Burrhus Skinner

  • Karl von Frisch étudie la référentialité à distance de la danse des abeilles, Konrad Lorenz l’empreinte chez les oiseaux et Nikolaas Tinbergen les relations stimulus-réponse.

  • En 1973, Karl von Frisch, Konrad Lorenz et Nikolaas Tinbergen reçoivent le prix Nobel de médecine et de physiologie, consacrant la reconnaissance scientifique de l’éthologie.

📌 L’environnement d’un animal comprend un environnement biotique, notamment social et intraspécifique, et un environnement abiotique.

2. Les quatre questions de Tinbergen

Notions clés & Définitions

  • Ontogenèse : Évolution du comportement au cours du développement de l’individu, de la fécondation à la mort.
  • Phylogenèse : Formation et évolution des espèces ainsi que résolution de problèmes de survie.

★ À maîtriser

  • Les quatre objectifs de l’éthologie définis par Tinbergen sont (N. Tinbergen, 1963) :
    • la causalité
    • l’ontogenèse
    • la fonction
    • la phylogenèse

📌 La causalité recherche les déterminants internes de l’individu et les informations externes provenant du milieu qui déclenchent un comportement.

📌 La fonction immédiate décrit les conséquences directes à court terme d’un comportement, tandis que sa fonction ultime concerne la survie et la reproduction à plus long terme.

Compléments

  • Chez le pinson, les mâles castrés ne chantent pas, ce qui illustre l’influence de la production de testostérone sur le chant.

📌 Une homologie est un trait hérité d’un ancêtre commun, tandis qu’une analogie résulte d’une convergence liée aux mêmes contraintes environnementales.

Astuce mémo

COFP : causalité, ontogenèse, fonction, phylogenèse

3. Décrire les comportements animaux

Notions clés & Définitions

  • Unité comportementale : Acte moteur simple et relativement stable, décrit par un verbe d’action.
  • Ethogramme : Répertoire exhaustif et spécifique des unités comportementales caractéristiques d’une espèce, de la naissance à la mort.
  • Séquence comportementale : Enchaînement temporel d’actes moteurs.
  • Répertoire comportemental : Liste organisée d’unités comportementales sélectionnées pour répondre à une problématique de recherche donnée.

★ À maîtriser

📌 Un éthogramme décrit objectivement et précisément la structure des comportements, sans anthropomorphisme ni attribution d’intentionnalité, et sans inclure le contexte spatio-temporel.

Compléments

  • Les catégories comportementales comprennent : les comportements locomoteurs, les comportements alimentaires, les comportements de vigilance, les comportements exploratoires, les comportements de jeu solitaire, les comportements de repos et de toilette (maintenance), les comportements interactifs sociaux, parentaux et sexuels

4. Échantillonner les comportements

★ À maîtriser

📌 L’échantillonnage ad libitum consiste à noter librement et en continu tout ce qui est observé, notamment lors des observations préliminaires et de l’élaboration du répertoire, mais il est biaisé par l’attention sélective de l’observateur.

  • L’échantillonnage focus suit en continu un individu cible, ou une dyade, pendant une durée déterminée et relève chaque changement de comportement.

  • L’échantillonnage par scrutation relève simultanément le comportement de tout un groupe à intervalles réguliers.

Compléments

  • L’échantillonnage focus permet de relever les comportements brefs et les interactions sociales dyadiques.

  • L’échantillonnage par scrutation convient aux comportements durables et à l’établissement de budgets-temps.

  • L’échantillonnage de toutes les occurrences cible un ou quelques comportements particuliers, notamment des comportements rares difficiles à observer avec d’autres méthodes.

Astuce mémo

Le focus suit un individu ; le scan observe le groupe à intervalles réguliers.

5. Mesurer les rythmes biologiques

Notions clés & Définitions

  • Chronobiologie : Étude de l’organisation temporelle des êtres vivants.
  • Rythme biologique : Distribution temporelle périodique de phénomènes biologiques physiologiques ou comportementaux.
  • Actographie : Mesure automatique de l’activité d’un animal à l’aide de capteurs, notamment en laboratoire.
  • Période : Intervalle de temps séparant deux points identiques successifs d’un cycle, par exemple deux pics.

★ À maîtriser

  • Un actogramme représente l’évolution de l’activité en fonction du temps et permet d’estimer la période, la phase, l’acrophase, la bathyphase, le mésor et l’amplitude.

Compléments

📌 Les rythmes biologiques sont discontinus, réguliers, cycliques et périodiques.

📌 L’observation directe et l’échantillonnage instantané décrivent précisément ce qui est mesuré, mais ne fournissent pas une mesure quantitative équivalente aux méthodes automatiques.

  • La télémétrie mesure quantitativement à distance la distance parcourue par l’animal au moyen d’un procédé acoustique, mais elle n’est pas qualitative.

  • La trajectométrie mesure quantitativement la distance parcourue par suivi vidéo, mais nécessite des observations complémentaires pour décrire qualitativement le comportement.

6. Rythmes journaliers et niches temporelles

Notions clés & Définitions

  • Nycthémère : Période de 24 heures comprenant une phase lumineuse, ou photophase, et une phase obscure, ou scotophase.
  • Niche écologique temporelle : Dimensions de la niche écologique liées à la gestion du temps et propres à chaque espèce.
  • Photopériode : Répartition de la durée de la photophase et de la scotophase au cours du nycthémère.

★ À maîtriser

  • Les quatre niches temporelles liées à l’activité sont :
    • diurne
    • nocturne
    • crépusculaire
    • arythmique

Compléments

📌 Une spécialisation temporelle identique entre espèces peut entraîner une compétition directe, tandis qu’une ségrégation temporelle permet une coexistence par compétition indirecte.

  • Chez certaines gerbilles du désert d’Israël, la ségrégation temporelle contribue à la coexistence, en équilibre avec les conditions climatiques et la disponibilité des ressources.

  • Chez les rongeurs, la niche écologique est décrite comme composée de 90 % d’habitat, 80 % de ressources et 40 % de temps.

7. Rythmes circadiens et déterminants

Notions clés & Définitions

  • Rythme circadien : Rythme endogène dont la période est comprise entre 20 et 28 heures et qui dépend de l’espèce.

★ À maîtriser

  • En obscurité constante et sans repères temporels, l’écureuil volant conserve une alternance d’activité et de repos avec une période d’environ 23,6 heures.

Compléments

  • Chez la caille japonaise, 65 % des individus étudiés sont rythmiques et 35 % sont arythmiques.

  • L’héritabilité du phénotype circadien étudié chez la caille japonaise est de h² = 0,33.

  • Chez les cailles, 80 % des individus maternés sont rythmiques, contre 50 % des individus non maternés.
  • Chez les cailles, les jeunes de mères rythmiques sont rythmiques à 90 %, contre 60 % pour les jeunes de mères non rythmiques.

Astuce mémo

Des facteurs génétiques et des expériences maternelles influencent le phénotype circadien.

8. Synchroniser les rythmes circadiens

Notions clés & Définitions

  • Synchroniseur : Reinberg, 1980 - Facteur cyclique de l’environnement capable de modifier un ou plusieurs paramètres d’un rythme biologique.

★ À maîtriser

📌 L’entraînement total impose au rythme biologique la période du synchroniseur et une relation de phase fixe avec celui-ci.

  • Chez les homéothermes, le cycle lumineux jour-nuit est le synchroniseur le plus efficace.

📌 La synchronisation est totale lorsque le rythme est entraîné, partielle lorsqu’une composante reste en libre cours et relative lorsque le rythme est modifié sans être exactement calé sur le synchroniseur.

Compléments

  • Chez certains reptiles, un cycle de température présentant un écart de 0,9 degré suffit à entraîner un rythme circadien.

📌 Chez les rongeurs soumis à une restriction alimentaire cyclique, l’entraînement peut être partiel, avec anticipation de la nourriture et activité générale, ou total, avec une seule activité rythmique interne.

  • Les cycles sociaux, notamment les chants des partenaires et la présence cyclique de la mère, peuvent synchroniser les rythmes circadiens.

9. Rythmes annuels et circannuels

Notions clés & Définitions

  • Rythme circannuel : Rythme endogène dont la période est proche de 12 mois.

★ À maîtriser

📌 La période circannuelle décrite est indépendante des conditions lumineuses et de la température.

Compléments

  • Chez le spermophile à manteau doré maintenu en conditions constantes, l’hibernation persiste selon un rythme d’environ 11 mois.

  • Le rythme circannuel d’hibernation est observé chez de jeunes spermophiles élevés en conditions constantes, y compris lorsque leurs mères ont également été élevées dans ces conditions.

  • Chez les marmottes transportées entre la Pennsylvanie et Sydney, l’inversion saisonnière décale les acrophases annuelles, ce qui indique que la photopériode peut synchroniser les rythmes circannuels. - Davies et Finnie, 1975

  • La présence du mâle, notamment par les phéromones chez la brebis, peut également participer à la synchronisation des rythmes circannuels.

  • Chez les oiseaux, l’activité saisonnière comprend le regroupement et le repos sexuel hivernaux, l’hyperphagie et la migration prénuptiales au printemps, l’accouplement et les soins aux jeunes en été, puis la mue, l’hyperphagie et la migration postnuptiales en automne.

10. Photopériodisme et reproduction saisonnière

Notions clés & Définitions

  • Photopériodisme : Capacité à mesurer la durée du jour et à distinguer les jours courts, longs, croissants ou décroissants.

★ À maîtriser

📌 Les facteurs ultimes sont les conditions environnementales qui favorisent directement la survie des jeunes, tandis que les facteurs immédiats informent l’animal de l’évolution de ces conditions.

  • La photopériode peut annoncer les conditions saisonnières à venir et déclencher la reproduction à des moments différents selon l’espèce et la durée de gestation.

  • La mélatonine sécrétée par l’épiphyse fournit une information saisonnière dont le rythme est calé sur la scotophase.

Compléments

  • La durée de l’activité et la durée du sommeil peuvent servir d’indicateurs de la longueur du jour.

  • Chez la caille des blés, un supplément expérimental de mélatonine en fin de photophase ralentit le développement sexuel.

Astuce mémo

La durée de la nuit règle la sécrétion de mélatonine, qui transmet une information saisonnière.

11. Rythmes infradiens et cycles sexuels

Notions clés & Définitions

  • Rythme infradien : Rythme dont la période dépasse 28 heures.

Points essentiels

  • Les rythmes saisonniers et circannuels sont des rythmes infradiens.

  • Le cycle œstrien est propre à l’espèce et dure notamment 3 à 4 jours chez la souris et 16 jours chez la brebis.

  • Le rythme menstruel humain est un rythme circamensuel d’environ 28 jours.

  • Chez les surmulots, des phéromones entre femelles contribuent à la synchronisation des cycles sexuels.

📌 Les rythmes infradiens sont endogènes et régulent notamment les fonctions physiologiques et comportementales liées à la reproduction, sans correspondre généralement à un cycle géophysique connu, sauf les rythmes saisonniers et lunaires.

12. Rythmes ultradiens et vie sociale

Notions clés & Définitions

  • Rythme ultradien : Rythme endogène dont la période est inférieure à 20 heures.
  • Motivation sociale : Wheeler, 1926 - Pulsion interne qui conduit l’animal à rechercher ses congénères.
  • Rythme circatidal : Rythme lié aux marées, dont deux occurrences ont lieu par jour et dont la période est d’environ 12,4 heures.

★ À maîtriser

  • Une rythmicité ultradienne synchronisée favorise la cohésion spatio-temporelle d’un groupe et son exploitation du milieu.

Compléments

  • Le sommeil comprend des cycles ultradiens avec alternance de sommeil profond et de sommeil paradoxal.

  • Chez le poussin, le rythme ultradien comportemental étudié a une période de 30 minutes, indépendante des conditions lumineuses.

  • Chez le poussin, le retournement des œufs par la femelle influence la maturation de l’horloge interne et l’allongement de la période ultradienne.

  • Les cailles rythmiques sont décrites comme plus sociables que les cailles arythmiques, mieux intégrées dans un nouveau groupe, plus synchronisées, plus partageuses de nourriture et plus sensibles à la séparation.

13. Applications de la chronobiologie

Points essentiels

  • Les connaissances sur les rythmes propres à une espèce sont nécessaires aux études éthologiques et écologiques de conservation.

  • Les domaines d’application des rythmes biologiques comprennent :

    • l’agroalimentaire
    • la santé humaine
    • le décalage horaire
    • les rythmes scolaires

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1. Quel est l’objet d’étude de l’éthologie ?

2. Quelle distinction caractérise les approches comportementaliste et objectiviste ?

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Qu’étudie l’éthologie ?

Les comportements des animaux.

Où les comportementalistes étudient-ils les comportements, contrairement aux objectivistes ?

En conditions contrôlées.

Selon Raymond Campan, qu’exprime le comportement ?

Les relations dialectiques permanentes entre un individu et son milieu.

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