Étude expérimentale et modélisation des déplacements collectifs chez le mouton Mérinos (Ovis aries)

by Marie-Hélène Pillot

Doctoral thesis in Éthologie

Under the supervision of Richard Bon and Jean-Louis Deneubourg.

defended on 2010

in Toulouse 3 and the jointly supervising institution Bruxelles .

  • Alternative Title

    Experimental study and model of collective movement in sheep (ovis aries)


  • Abstract

    This thesis presents a comprehensive set of results, obtained through an innovative experimental methodology, that have important and extensive implications for the fields of integrative biology and complex systems. The main objective of the thesis is to study the inter-individual interactions involved during the initiation and coordination of movement in gregarious vertebrates, and in particular in the sheep Merinos d'Arles (Ovis aries). Key questions are, when an individual initiates a movement, what information is taken into account by conspecifics, how is this information spread across the group, and what mechanisms underlie the collective decision processes? To answer these questions, we created an experimental paradigm to trigger, in a standardized way, the movement of trained individuals that were then placed in a group of naïve conspecifics. Using two types of stimuli, a sound (public) and a vibration (private), we could evaluate the individual response of followers, and the effect of the behavioural state on this response. An additional set of experiments also provided recordings of spontaneous initiations of movement. Our results suggest that every individual in a group can initiate a collective movement. Our quantitative analysis then showed that, in Mérinos sheep, the individual decision to follow depends on a double mimetic effect; individuals take into account both the number of already departed individuals and the number of individuals which have not yet departed. A comparison between three experimental situations reveals that the decision rule is unique and that the behavioural state of potential followers only slightly affects the collective dynamics. Our approach, a combination of experimentation and modelling, provides original results that contribute to the understanding of individual and collective decision-making processes, and of the mechanisms involved during collective movement. The experimental paradigm that was proposed here, and the mathematical tools that were used, open interesting perspectives for new experimental studies and for the generalization of the behavioural rules exposed in this thesis.


  • Abstract

    Ce manuscrit de thèse rapporte un ensemble de résultats obtenus au cours de travaux expérimentaux innovants, s'insérant dans les domaines de la biologie intégrative et des systèmes complexes. L'objectif fondamental de ma thèse consiste en l'étude des interactions entre individus impliqués dans l'initiation et la coordination des déplacements chez les vertébrés grégaires, et plus particulièrement chez le mouton Mérinos d'Arles (Ovis aries). Lorsqu'un individu initie un déplacement, quelle information est prise en compte par les congénères, comment l'information se propage dans le groupe et quels mécanismes sous-tendent les processus de décision collective ? Pour répondre à ces questions, nous avons mis au point un paradigme permettant de déclencher de façon standardisée des déplacements d'individus entraînés, placés dans des groupes de congénères naïfs. En utilisant deux types de stimuli un son (public) ou une vibration (privé), nous avons pu étudier les réponses individuelles de suivi et l'effet de l'état comportemental sur l'adhésion. Une série supplémentaire d'expériences a permis d'enregistrer des déplacements initiés spontanément. Nos résultats suggèrent qu'un déplacement collectif peut être déclenché par n'importe quel individu du groupe. Nos analyses quantitatives montrent également que chez le moutons Mérinos, la décision individuelle de suivre obéit à une loi basée sur un double effet mimétique prenant en compte à la fois le nombre d'individus ayant décidé de suivre et le nombre d'individus n'ayant pas encore pris la décision de suivre. La comparaison des trois situations expérimentales montre que la règle de décision est unique et que l'état comportemental des potentiels suiveurs affecte de façon mineure la dynamique collective. Notre approche combinant travaux expérimentaux et modélisation fournit des résultats originaux et contribue à la compréhension des prises de décision individuelles et collectives, et des mécanismes impliqués dans les déplacements collectifs. Le paradigme expérimental mis au point et les outils mathématiques utilisés permettent d'envisager de nouveaux travaux expérimentaux afin de tester la généralité des règles mis à jour.

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Informations

  • Details : 1 vol. (212 p. + annexes)
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-212

Where is this thesis?

  • Library : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Available for PEB
  • Odds : 2010 TOU3 0326
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