Thèse soutenue

Dynamiques de nage collective de poissons en environnement altéré

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Auteur / Autrice : Baptiste Lafoux
Direction : Benjamin ThiriaRamiro Godoy Diana
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 13/12/2023
Etablissement(s) : Université Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique et mécanique des milieux hétérogènes (Paris ; 1997-....)
Jury : Président / Présidente : Olivier Dauchot
Examinateurs / Examinatrices : Agnese Seminara
Rapporteur / Rapporteuse : Fernando Peruani, Aurélie Dupont

Résumé

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Cette thèse est consacrée à l’étude des mouvements collectifs au sein des bancs de poissons. Plus précisément, elle cherche à décrire la manière dont les variations des paramètres environnementaux peuvent influencer les interactions entre les individus au sein d’un groupe et, par conséquent, l’organisation de ce groupe. En utilisant des expériences simplifiées en laboratoire, nous avons fait varier ces paramètres environnementaux de manière contrôlée et observé les mouvements de groupes de poissons en réponse à ces perturbations. L’espèce modèle choisie pour ces expériences est Hemigrammus rhodostomus, un petit poisson tropical grégaire. Nous avons pu démontrer que la lumière joue un rôle majeur dans l’émergence du mouvement collectif : en l’absence d’éclairage, des bancs d’environ 50 poissons sont incapables de nager de manière coordonnée. À l’inverse, à mesure que l’intensité lumineuse augmente progressivement, le banc passe par différentes phases comportementales, avec une organisation initialement fortement polarisée suivie d’un état de rotation (milling) stable au-dessus d’un seuil de luminosité.Les limites de la zone de nage jouent également un rôle dans l’émergence de l’état collectif observé pour un groupe d’agents en interaction. Dans le cas de bancs de 10 à 70 poissons, nous montrons que la réduction de la surface de nage disponible et l’augmentation du nombre de poissons dans le banc ont des effets équivalents : plus le confinement est important (mesuré par la densité de poissons par unité de surface), plus la probabilité de passer d’un état polarisé à un état de rotation est élevée. Enfin, le comportement de rhéotaxie a été étudié, c’est-à-dire l’aptitude d’un poisson ou d’un groupe de poissons à nager à contre-courant. En particulier, la capacité à maintenir une position stable pour un poisson seul et des paires de poissons, considérées comme la cellule constitutive minimale d’un banc, est mesurée lors d’expériences de nage forcée dans un canal de nage. Les tests sont répétés dans des environnements éclairés et sombres. Les résultats suggèrent que la détection de l’écoulement est utilisée par les poissons dans des conditions non éclairées, mais n’est pas essentielle dans des conditions éclairées. En résumé, cette recherche met en lumière le rôle de la lumière et des contraintes spatiales dans la formation des comportements collectifs, mais éclaire également l’interaction entre les facteurs environnementaux et la dynamique de groupe au sein des bancs de poissons. Ces observations contribuent à une compréhension plus approfondie des mécanismes régissant le mouvement collectif dans des systèmes biologiques complexes.