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Université Toulouse 3 Paul Sabatier (UT3 Paul Sabatier)
Comportement, Langage, Education, Socialisation, COgnition (CLESCO)
Le pilotage visuel chez l'abeille : expériences et modèle
21 septembre 2011
Geoffrey Portelli
Neurosciences
Guillaume Beslon (Professeur d'Université)
Claudio Lazzari (Professeur d'Université)
Nicolas Franceschini (Directeur de Recherche)
Martin Giurfa (Professeur d'Université)
Institut des Sciences du Mouvement - UMR 6233
Bernard Frances (Professeur d'Université)
Franck Ruffier (Chargé de Recherche)
Simon Thorpe (Directeur de Recherche)

Remerciements
En premier lieu, je tiens à remercier mes directeurs de thèse Martin Giurfa et Nicolas
Franceschini. Tout au long de ces études, j’ai pu apprécier les valeurs, l’expertise et le
savoir de chacun d’eux. Durant ces années de thèse, j’ai énormément appris aux cotés
de Nicolas Franceschini. Je le remercie pour sa confiance et pour son esprit critique
qui m’a poussé à aller au delà de mes limites. Merci à Martin Giurfa qui m’a insufflé
cette passion pour la recherche et la rigueur scientifique nécessaire que j’ai essayé de
suivre.
Je tiens également à exprimer toute ma gratitude envers Franck Ruffier qui m’a
suivi de près tout au long de cette thèse. Son caractère "trempé" et son esprit critique
ont aidé à la réflexion, à la conception, à la réalisation, et à la présentation de tous
les travaux. Je remercie aussi Stéphane Viollet qui a pris le relais de la direction de
l’équipe Biorobotique, par son soutien et ses conseils avisés.
Au cours de ces années, j’ai pu côtoyer de nombreuses personnes au sein de l’équipe
qui ont, à leurs façons, participé au bon déroulement de ces travaux. Grâce à eux,
j’ai grandement appris tant sur les plans techniques que scientifiques. Je remercie
donc Maëlle Ogier pour son aide à l’apprentissage de Matlab, Yannick Luparini qui a
grandement participé à la conception mécanique et au montage des dispositifs expéri-
mentaux ainsi que Julien Diperi pour les dernières configurations expérimentales, de
même que Marc Boyron pour la conception et la réalisation des modules électroniques
de contrôle du dispositif, et Frédéric Roubieu qui a pris de son temps pour peaufiner
le programme d’analyse des trajectoires de abeilles.
Je remercie aussi les anciens thésards Julien Serres et Lubin Kerhuel pour leurs
discussions constructives tant sur le plan scientifique que humain et leur soutien. Je re-

mercie également les différents stagiaires de l’ISEN et de l’INSA qui ont séjourné dans
l’équipe, notamment Bérénice Batut pour son aide et son courage dans les dernières
expériences avec les abeilles. Un pensée aussi pour les nouveaux thésards fraîchement
arrivés dans l’équipe : Fabien Expert, Raphaël Juston et Frédéric Roubieu pour leur
sympathie.
Une fois n’est pas coutume, je tiens à remercier une petite communauté 2.0 re-
présentée par la MeaCulpa. Un groupe plaisant et sympathique avec qui j’ai pu par-
tager de très bons moments dans un monde que certains qualifieraient de virtuel.
Néanmoins, cela m’a permis de prendre un recul nécessaire durant ces années de
dur labeur. Je remercie en particulier Fany pour son soutien et son regard extérieur
bénéfique dans l’amélioration du manuscrit.
Bien que le mot soit trop faible pour exprimer ma gratitude, je remercie mes
parents, ma famille, et toutes les personnes de mon entourage proche et moins proche
(une pensée pour les "expats", le pâté vaincra !) pour leurs chaleureux encouragements
et leurs soutiens. Merci de m’avoir supporté, pour certaines dans tous les sens du
terme.
Et enfin, je remercie les membres du jury. Merci aussi à ces petits être ailés qui,
malgré leur travail de titan pour assurer leur survie et ravir nos papilles gustatives, ont
collaboré et permis le bon déroulement de ces études. Comme on me le dit souvent :
"Les abeilles, c’est important. Il faut les sauvegarder !"

Résumé
Quand un insecte vole, l’image des objets à l’entour défile sur sa rétine. De nombreuses
expériences ont montré que ce défilement angulaire (flux optique) joue un rôle majeur
dans le contrôle du vol. Les insectes semblent maintenir le flux optique perçu à une
valeur préférée, les conduisant à adopter une position et une vitesse "de sécurité".
Nous avons élaboré un modèle basé sur le principe de "régulation du flux optique"
proposé précédemment par notre laboratoire, et capable de rendre compte d’observa-
tions et de résultats d’expériences réalisées auparavant chez les insectes.
Nous avons ensuite réalisé des expériences comportementales sur des abeilles en
vol libre, en environnement contrôlé, visant à mettre en défaut le modèle proposé.
Nos résultats révèlent un lien étroit entre flux optique ventral et hauteur de vol. Ils
montrent aussi que l’abeille est sensible au flux optique dorsal et enfin que l’abeille
adapte sa vitesse à l’encombrement de l’environnement dans les plans vertical et
horizontal. Tous ces résultats étayent le modèle proposé. Cependant une expérience
finale suggère qu’au delà de l’aspect "réflexe" du contrôle du vol, l’apprentissage joue
un rôle et module le comportement de vol. Ceci impose d’inclure un élément "cognitif"
au schéma proposé.
Cette thèse décrit, pour la première fois sous la forme d’un schéma fonctionnel,
les principes mis en œuvre dans le contrôle 3D du vol d’un insecte par le flux optique.
Le caractère explicite du modèle proposé, d’une part ouvre la voie à de nouvelles
expériences comportementales susceptibles de le mettre en défaut ou d’en préciser les
limites, d’autre part le rend directement applicable à la robotique mobile, aérienne
ou spatiale.
Mots clés : flux optique, abeille, vol, contrôle de la vitesse, évitement d’obstacles.
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