Etudes comportementales du poisson zébre en Réalité Virtuelle pour étudier son interaction avec des objets perçus visuellement

Ce projet vise à comprendre les mécanismes qui permettent aux animaux d’adapter leurs réponses comportementales à leur environnement en établissant un lien précis entre leurs mouvements et leurs perceptions sensorielles. L’objectif est d’étudier comment les informations visuelles influencent leurs comportements, en s’appuyant sur nos modèles théoriques récents décrivant le rôle du champ visuel dans le contrôle des actions. Pour tester ces modèles, nous utiliserons la réalité virtuelle, qui offre un cadre expérimental contrôlé permettant de manipuler précisément l’environnement visuel et d’analyser les réactions comportementales face à des objets ou des individus dont les caractéristiques visuelles (formes, couleurs, textures, mouvements) sont modulées. Le poisson zèbre constitue un modèle idéal pour cette approche en raison de son système visuel bien caractérisé et de la disponibilité de systèmes automatisés permettant d’enregistrer et d’analyser précisément ses déplacements tridimensionnels. Cette espèce est particulièrement adaptée à l’étude des comportements sensorimoteurs en milieu aquatique, et ses réponses comportementales ont déjà été largement explorées dans divers contextes expérimentaux, fournissant ainsi un cadre de référence robuste. En exposant ces animaux à des environnements visuels dynamiques et en analysant leurs interactions avec ces stimuli, nous explorerons comment ils perçoivent et interprètent leur environnement, ce qui nous permettra d’affiner nos modèles et de mieux comprendre les représentations cognitives impliquées. Ce projet s’inscrit aussi dans une démarche comparative : les données obtenues sur le poisson zèbre serviront de base pour des études sur d’autres espèces, notamment les insectes et les humains, permettant ainsi d’évaluer la généralité des principes étudiés et d’identifier des mécanismes communs ou spécifiques aux différentes classes d’organismes. Enfin, cette approche contribuera à valider l’usage de la réalité virtuelle comme un outil d’étude du comportement animal, positionné entre l’expérimentation in vivo et la simulation numérique, ouvrant la voie à de nouvelles méthodologies expérimentales tout en réduisant le recours aux procédures plus invasives. En intégrant ces nouvelles technologies aux sciences comportementales, nous espérons également améliorer la reproductibilité des expériences et affiner les protocoles expérimentaux, ce qui pourrait bénéficier à l’ensemble de la communauté scientifique.

Le projet contribuera à enrichir les connaissances fondamentales en éthologie, à développer des outils méthodologiques innovants sur la réalité virtuelle et à fournir des données exploitables pour des applications interdisciplinaires, au travers d’une base de données riche et diversifiée sur les réponses comportementales des poissons zèbres.

Le poisson zèbre adulte est sélectionné avec une épuisette dans un bac contenant une vingtaine d’individus, puis transféré dans le système de réalité virtuelle. Chaque poisson y passe 90 minutes, exposé à 9 stimuli de 10 minutes chacun. Les stimuli sont programmés par ordinateur, sans présence de l’expérimentateur dans la pièce. L’expérience se déroule en 4 sessions quotidiennes, avec 4 systèmes simultanés, mobilisant 16 poissons par jour. Les individus sont sélectionnés indépendamment de leur âge ou sexe..

Les poissons seront soumis à un stress léger et transitoire lié à deux manipulations à l’épuisette (transfert entre le bac collectif et le système de réalité virtuelle, puis retour au bac collectif). Ce stress est de courte durée (quelques secondes par manipulation). Durant l’expérience, les poissons seront isolés individuellement dans le système de réalité virtuelle pour une durée maximale de 90 minutes. Cette situation peut générer un stress léger, bien que le poisson zèbre soit une espèce grégaire. Toutefois, le dispositif présente des stimulis visuels mimant d’autres poissons, ce qui limite l’impact de l’isolement.

La plateforme expérimentale prévoit de ne conserver que les poissons âgés de moins de 24 mois. Tous les animaux sont donc mis à morts après ce délai. Cette restriction permet de garantir des animaux jeunes, en bonne santé et bien adaptés aux protocoles expérimentaux.

Le choix du poisson zèbre (Danio rerio) pour ce projet repose sur plusieurs critères qui en font un modèle particulièrement adapté : Compatibilité avec le dispositif de réalité virtuelle : Le système de réalité virtuelle utilisé dans ce projet a été développé et optimisé sur plusieurs générations pour permettre un suivi en temps réel des déplacements des poissons et la projection de stimuli tridimensionnels interactifs. Le poisson zèbre, avec sa capacité à se déplacer librement dans les trois dimensions de son environnement, répond parfaitement aux exigences techniques de ce dispositif. Réponse comportementale favorable : Le poisson zèbre réagit de manière robuste et cohérente aux stimuli visuels présentés en réalité virtuelle, ce qui garantit la pertinence des données comportementales collectées. De plus, cette espèce montre une aptitude à s’adapter rapidement aux conditions expérimentales en laboratoire, y compris à l’environnement spécifique de la réalité virtuelle. Modèle biologique bien établi : Le poisson zèbre est une espèce modèle largement utilisée en recherche scientifique, notamment en éthologie, neurobiologie, et biologie du développement. Cette reconnaissance comme modèle standard permet de contextualiser les résultats obtenus dans un cadre scientifique plus large et facilite les comparaisons avec d’autres études. Nous utiliserons des poissons zèbres adultes âgés de 3 à 24 mois. Ce choix repose sur plusieurs considérations. Les poissons zèbres adultes présentent un comportement moteur et cognitif pleinement développé, ce qui est essentiel pour les objectifs de l’étude visant à explorer les réponses comportementales complexes à des environnements visuels tridimensionnels. Travailler avec des larves nécessiterait une production continue et un renouvellement fréquent des poissons, augmentant ainsi le nombre total d’animaux utilisés. En revanche, l’utilisation d’adultes permet de réduire ces besoins, en cohérence avec les principes de réduction des animaux dans les expérimentations scientifiques. Le projet étant exploratoire, il n’est pas nécessaire de restreindre les observations à une tranche d’âge spécifique chez les adultes. Cette approche permet de maximiser les observations et de s’assurer que les résultats obtenus sont généralisables à une large gamme d’individus adultes.