{"id":2430,"date":"2023-08-15T11:54:32","date_gmt":"2023-08-15T09:54:32","guid":{"rendered":"https:\/\/serres-lab.com\/?p=2430"},"modified":"2023-08-24T17:09:48","modified_gmt":"2023-08-24T15:09:48","slug":"proceedings-of-the-national-academy-of-sciences-pnas-une-boussole-optique-inspiree-des-oiseaux","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/serres-lab.com\/fr\/proceedings-of-the-national-academy-of-sciences-pnas-une-boussole-optique-inspiree-des-oiseaux\/","title":{"rendered":"[Proceedings of the National Academy of Sciences \u2013 PNAS] Une boussole optique inspir\u00e9e des oiseaux"},"content":{"rendered":"\n

Une boussole optique inspir\u00e9e des oiseaux<\/strong><\/p>\n\n\n\n

G\u00e9olocalisation<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Trouver le nord sans boussole ni compas. Une prouesse que bien des animaux sont capables, mais dont nous peinons \u00e0 expliquer les ressorts. Si la plupart des oiseaux migrateurs sont dot\u00e9s de sorte de capteur capable de rep\u00e9rer le p\u00f4le Nord magn\u00e9tique, de nombreux \u00eatres vivants utilisent des techniques exclusivement visuelles. Le simple fait de regarder la lumi\u00e8re les aides \u00e0 se rep\u00e9rer. C’est le cas de la fourmi Cataglyphis<\/em> qui, par exemple, peut estimer son cap en plein d\u00e9sert gr\u00e2ce \u00e0 sa boussole optique, associ\u00e9e \u00e0 une r\u00e9gion de son \u0153il sensible \u00e0 la polarisation du ciel. Une \u00e9quipe compos\u00e9e de chercheurs de l’Institut des Sciences du Mouvement – Etienne-Jules Marey<\/a> et l\u2019Institut Mat\u00e9riaux Micro\u00e9lectronique Nanosciences de Provence<\/a> (Aix Marseille Universit\u00e9\/CNRS) propose de d\u00e9velopper un nouvel outil de g\u00e9olocalisation en s’inspirant, par bio mim\u00e9tisme, de ces m\u00e9thodes animales (PNAS<\/a>, 17 juillet 2023).<\/p>\n\n\n\n

\u00ab De la boussole au compas, il existe plusieurs techniques pour rep\u00e9rer le nord, mais la plupart utilisent le nord magn\u00e9tique, ce qui a plusieurs inconv\u00e9nients, notamment dans l’optique de fabrication de v\u00e9hicule autonome<\/em> \u00bb, explique Julien Serres<\/a>, co-auteur de ces travaux et Ma\u00eetre de Conf\u00e9rences \u00e0 l’Institut des Sciences du Mouvement – Etienne-Jules Marey. Le nord magn\u00e9tique ne correspond en effet pas exactement au nord g\u00e9ographique. Il se situe actuellement au nord du Canada et migre vers la Sib\u00e9rie. Les m\u00e9thodes les plus fiables pour se rep\u00e9rer sont donc celles qui reposent sur l’observation du ciel, en regardant la migration des \u00e9toiles autour de l’axe de rotation de la Terre, ou bien l’utilisation de donn\u00e9es satellites pour le GPS, ou bien les gyrocompas qui ne fonctionnent pas pr\u00e8s des p\u00f4les. \u00ab Mais les signaux des satellites peuvent \u00eatre facilement brouill\u00e9s ou \u00eatre usurp\u00e9s, et les \u00e9toiles ne peuvent \u00eatre utilis\u00e9es que de nuit sous un ciel clair, continue Julien Serres. On savait que les oiseaux parvenaient \u00e0 rep\u00e9rer le nord g\u00e9ographique, ou m\u00eame le sud, y compris en journ\u00e9e. \u00bb En effet, plusieurs \u00e9tudes ont montr\u00e9 que certains oiseaux migrateurs comme le Passerin indigo ou le Bruant des pr\u00e9s calibrent leur boussole magn\u00e9tique en observant la rotation c\u00e9leste durant la nuit, mais aussi de jour en utilisant la polarisation du ciel. \u00ab Nous avons donc commenc\u00e9 \u00e0 travailler l\u00e0-dessus<\/em>, raconte Julien Serres<\/a>. L’objectif est de mettre au point un outil qui nous permettait de visualiser la polarisation de la lumi\u00e8re, invisible \u00e0 l’\u0153il nu, et de calculer notre position g\u00e9olocalis\u00e9e sur le globe \u00e0 partir de cette observation<\/em>. \u00bb <\/p>\n\n\n\n

\n
\"\"
Vue fish-eye du ciel, mettant en \u00e9vidence les variances de polarisation au p\u00f4le nord c\u00e9leste (tache blanche la plus brillante). L\u00e9o Poughon, Thomas Kronland-Martinet et St\u00e9phane Viollet<\/em><\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Cam\u00e9ra de polarim\u00e9trie<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La polarisation du ciel li\u00e9e au ph\u00e9nom\u00e8ne de diffusion, dit, de Rayleigh, \u00e0 l’origine de la couleur bleue du ciel, tout comme la couleur rouge du soleil a son lev\u00e9. Le ph\u00e9nom\u00e8ne de polarisation a \u00e9t\u00e9 d\u00e9couvert au d\u00e9but du XIXe si\u00e8cle. \u00ab La polarisation de la lumi\u00e8re est l’angle avec lequel vibre le champ \u00e9lectrique que compose la lumi\u00e8re <\/em>\u00bb, explique Julien Serres. La lumi\u00e8re, \u00e9mise par le soleil n’est pas polaris\u00e9e, mais quand celle-ci rentre dans l’atmosph\u00e8re, elle va interagir avec les particules qui la composent. Cela va cr\u00e9er des motifs qui vont se distribuer autour du soleil<\/em>. \u00bb Si ce ph\u00e9nom\u00e8ne nous est invisible, il est tr\u00e8s facile de l’observer \u00e0 l’aide de lunettes polaris\u00e9es en se pla\u00e7ant dos au soleil. Selon l’orientation que l\u2019on donnera \u00e0 notre t\u00eate, le ciel sera plus ou moins fonc\u00e9, voire tout noir, car les lunettes bloquent la lumi\u00e8re. <\/p>\n\n\n\n

De son c\u00f4t\u00e9, Julien Serres et ses coll\u00e8gues ont utilis\u00e9 une cam\u00e9ra de polarim\u00e9trie initialement utilis\u00e9e pour le contr\u00f4le qualit\u00e9 au milieu industriel. \u00ab Nous l’avons d\u00e9tourn\u00e9 de son usage initial pour enregistrer le ciel<\/em>, explique Julien Serres. Nous l’avons fix\u00e9 sur le toit de l\u2019Institut des Neurosciences de La Timone (INT) \u00e0 Marseille. \u00c0 partir de ces observations, nous avons pu mesurer la rotation du degr\u00e9 de polarisation de la lumi\u00e8re du ciel de jour. \u00c0 l’aide d’un algorithme, nous pouvons donc rep\u00e9rer le nord g\u00e9ographique, ou le sud selon que l’on se trouve sur l’h\u00e9misph\u00e8re nord ou sud, \u00e0 n’importe quelle heure du jour, y compris quand le soleil a d\u00e9pass\u00e9 l’horizon et que sa lumi\u00e8re persiste dans le ciel<\/em>. \u00bb La trajectoire du soleil dans le ciel tourne autour du p\u00f4le Nord c\u00e9leste, et fait tourner le motif ou le degr\u00e9 de polarisation autour de ce point. La polarisation de la lumi\u00e8re dessine des cercles concentriques autour du soleil qui tourne autour de l’axe de rotation de la Terre. Le syst\u00e8me, baptis\u00e9 SkyPole, est ainsi la premi\u00e8re m\u00e9thode exploitant uniquement des informations issues du motif de polarisation du ciel pour se g\u00e9olocaliser sans pour autant exploiter la course du soleil.  Les scientifiques ciblent pour le moment deux limites dans cette m\u00e9thode. D’une part, elle n\u00e9cessite le traitement d’au moins trois de ces images et d’autre part, le temps de collecte de donn\u00e9es est long et est, pour le moment, inadapt\u00e9e au positionnement instantan\u00e9. \u00ab Mais notre prochain objectif sera d’utiliser notre cam\u00e9ra sur une voiture, pour montrer que la g\u00e9olocalisation est \u00e9galement possible en mouvement, explique le scientifique. Nous sommes assez confiants et devrons pr\u00e9senter des r\u00e9sultats prometteurs rapidement<\/em>. \u00bb <\/p>\n\n\n\n

Vincent Bordenave<\/a><\/p>\n\n\n\n

\n

Presse nationale Le Figaro :<\/strong><\/p>\n\n\n\n