Perception des sons aériens et des vibrations chez les crocodiles

Perception of airborne sounds and vibrations in crocodiles

• Auteur / Autrice : Nais Caron Delbosc
• Direction : Nicolas Grimault, Nicolas Mathevon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 25/09/2024
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Mécanique, Energétique, Génie civil, Acoustique (MEGA)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Neurosciences de Lyon (Bron ; Saint-Priest-en-Jarez ; 2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Christophe Béra
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Grimault, Nicolas Mathevon, Isabelle Charrier, Charlotte Curé, Flore Samaran, Stephan Reber
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Charrier, Charlotte Curé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Organes des sens

Perception auditive

Bioacoustique

Crocodiles

Mots clés libres

Crocodiles

Perception multimodale

Bioacoustique

Vibrations

Soins parentaux

Perception de l'embryon

Crocodiles

Multimodal perception

Bioacoustic

Vibrations

Parental care

Embryos perception

Résumé

Les crocodiliens évoluent dans un environnement où ils perçoivent de nombreux signaux arrivant parfois en même temps sur leurs différents canaux sensoriels. Ils possèdent de nombreuses habilités auditives comme la discrimination de sons, le démasquage spatial ou la localisation de sources sonores. De plus, ils ont un système sensoriel de mécanoréception extrêmement sensible leur permettant de détecter et localiser les mouvements à la surface de l’eau ou sous l’eau grâce à leurs organes sensoriels tégumentaires (ISOs). Leur système auditif leur permet de communiquer entre eux. En effet, ils ont un répertoire vocal très varié et ce sont les reptiles les plus vocalement actifs, d’autant plus aux premiers stades de leur vie. Afin de comprendre comment ils utilisent principalement les stimulations sonores et vibratoires au cours des différents stades de leur vie, j’ai réalisé plusieurs expériences pour répondre à 3 questions : (1) est-ce que les stimulations vibratoires jouent aussi un rôle dans le processus d’éclosion ? (2) est-ce que la réponse des femelles aux cris d’éclosion diffère en fonction du nombre de cris émis ? autrement dit, est-ce que les femelles attendent qu’il y ait un nombre suffisant d’embryons en train de vocaliser et d’éclore avant de creuser le nid pour les libérer ? (3) une fois dans leur environnement amphibie, comment les juvéniles intègrent des stimulations sonores et vibratoires (ondes à la surface de l’eau) ? Dans une première étude, nous montrons que les embryons de crocodile répondent différemment aux cris émis par les frères et sœurs (cris d’éclosion) et aux vibrations imitant l’intervention parentale (frottement et grattage de la coquille), suggérant que ces deux stimuli véhiculent des messages différents. Grâce à des expériences de playback, nous avons observé que ces cris d’éclosion provoquent des réponses vocales et une éclosion synchronisée chez les embryons matures, tandis que les embryons éclosent plus tôt lorsqu’ils perçoivent des vibrations. Dans une deuxième étude, nous montrons que les mères des crocodiles du Nil ne commencent à creuser que lorsque les petits vocalisent de manière continue. Même si elles répondent avec quelques mouvements aux cris isolés, il faut attendre que les petits émettent des cris d’éclosion de façon continue pour qu’elle se mette à creuser le nid. Ce seuil de réponse élevé limite probablement le déterrement prématuré des œufs qui n’auraient pas atteint leur pleine maturité, évitant ainsi de les endommager, et est susceptible de favoriser la synchronisation de l’éclosion des jeunes. Une fois sortis de l’œuf, les juvéniles se trouvent directement dans leur environnement amphibie, où ils reçoivent à la fois des stimulations sonores et vibratoires. La temporalité, c’est-à-dire l’ordre dans lequel les stimuli sont perçus, pourrait-elle amener l’animal à accorder plus d’importance à un signal qu’à un autre ? Dans une troisième étude, nous n’avons trouvé aucune indication que la réponse d’un jeune crocodile soumis à une combinaison de son aérien et d’ondes à la surface de l’eau dépende de l’ordre temporel dans lequel ces signaux arrivent tant que le délai entre les deux stimuli ne dépasse pas quelques secondes. Cela suggère que l’intégration temporelle des informations provenant de différents canaux sensoriels se produit dans une certaine fenêtre de temps, où la réponse comportementale reste indépendante de l’ordre d’arrivée des signaux. Les résultats de ces différentes études permettent d’observer que les crocodiliens utilisent leur système sensoriel dès le plus jeune âge, avant même la naissance pour prendre des décisions. Des mécanismes complexes d’intégration de ces différentes informations sensorielles rentrent en jeu dans différents contextes et tout au cours de leur vie pour prendre les meilleures décisions possibles.

Crocodilians evolve in an environment where they perceive numerous signals arriving simultaneously through their different sensory channels. They possess numerous auditory abilities such as sound discrimination, spatial unmasking, and sound source localization. Additionally, they have an extremely sensitive mechanoreception sensory system that allows them to detect and locate movements on the water surface or underwater through their integumentary sensory organs (ISOs). Their auditory system enables them to communicate with each other. Indeed, they have a very varied vocal repertoire and are the most vocally active reptiles, especially in the early stages of their lives. To understand how they primarily use sound and vibratory stimuli at different stages of their lives, I conducted several experiments to answer three questions: (1) do vibratory stimuli also play a role in the hatching process? (2) does the response of females to hatching calls differ depending on the number of calls emitted? In other words, do females wait for a sufficient number of embryos to vocalize and hatch before digging the nest to release them? (3) once in their amphibious environment, how do juveniles integrate sound and vibratory stimuli (waves on the water surface)? In a first study, we show that crocodile embryos respond differently to calls emitted by their siblings (hatching calls) and to vibrations mimicking parental intervention (rubbing and scraping of the shell), suggesting that these two stimuli convey different messages. Through playback experiments, we observed that these hatching calls elicit vocal responses and synchronized hatching in mature embryos, while embryos hatch earlier when they perceive vibrations. In a second study, we show that Nile crocodile mothers only begin to dig when the young vocalize continuously. Even though they respond with some movements to isolated calls, they wait for the young to emit continuous hatching calls before they start digging the nest. This high response threshold likely limits premature digging of eggs that have not fully matured, thus avoiding damage and favoring synchronized hatching of the young. Once out of the egg, juveniles find themselves directly in their amphibious environment, where they receive both sound and vibratory stimuli. Could temporality, i.e., the order in which stimuli are perceived, lead the animal to give greater importance to one signal over another? In a third study, we found no indication that the response of a young crocodile subjected to a combination of airborne sound and waves on the water surface depends on the temporal order in which these signals arrive as long as the delay between the two stimuli does not exceed a few seconds. This suggests that the temporal integration of information from different sensory channels occurs within a certain time window, where the behavioral response remains independent of the order of arrival of the signals. The results of these various studies show that crocodilians use their sensory system from a very young age, even before birth, to make decisions. Complex mechanisms of integrating this different sensory information come into play in different contexts and throughout their lives to make the best possible decisions.