Photo de Papillon
Photo de Coccinelle
Institut de
Recherche sur la
Biologie de l'
Insecte
 
 
Vous êtes ici : Français / Personnel

Personnel

Thomas
STEINMANN
Ingénieur d'Etudes CNRS
Equipe : SC,Relations Multitrophiques
Tél : 02 47 367350

Thématique de recherche :

Mots clefs : Sensory Ecology; Fluid and Solid mechanics; Particle Image Velocimetry.

 

 

 

Mes activités de recherche tournent autour de l'écologie sensorielle et plus particulièrement la compréhension de la manière dont les propriétés des signaux émis d'une part et des milieux de propagation des signaux d'autre part peuvent influencer la transmission et la réception d'informations. Spécifiquement, j'étudie la communication vibratoire intra et inter spécifique et les interactions proies-prédateurs.

 

L'étude de la communication vibratoire chez les insectes a pu révéler la grande influence de la géométrie et de la composition des substrats et milieux vecteurs de la propagation de ces signaux ondulatoires. Un insecte émetteur devra prendre en compte différents facteur tel que le filtrage fréquentiel ou la dispersion d'onde, pouvant altérer la qualité ou la quantité d'information qu'il voudra transmettre à un insecte receveur. La quantification de ces processus à l'échelle micro ou macroscopique de l'insecte nécessite l'emploi de techniques non destructives comme la vibrométrie laser à effet Doppler (LDV). Ces techniques laser sans contact direct avec les substrats assurent la préservation de l'intégrité des signaux, et associées à des analyses en temps fréquences et en ondelettes, elles constituent de puissant outils d'analyses.

 

Dans le contexte des relations proies-prédateur, j'étudie aussi le système de perception des mouvements d'air chez les grillons (Nemobius Sylvestris, Acheta Domesticus). Considéré comme un des systèmes sensoriels les plus sensibles du monde animal, il est constitué de centaines de longs poils filiformes situés sur deux cerques au bout de l'abdomen du grillon. Ces longs poils filiformes permettent aux grillons de percevoir par l'intermédiaire des mouvements d'air générés par leur déplacements les éventuelles attaques de prédateurs terrestres ou volants.

 

Des techniques laser comme l'anémométrie laser à effet doppler (LDA) ou lavélocimétrie par imagerie de particules (PIV) ont ainsi été adaptées à la caractérisation des flux oscillatoires autour des cerques des grillons à différentes fréquences (Figure 1). Nous avons ainsi mis en évidence une forte hétérogénéité spatiale des vitesses de flux autour des structures coniques substrats des poils sensoriels conférant au senseur individuel une riche source d'information sur la provenance des d'un attaque imminente.

 

 Figure 1.

 

On retrouve des poils sensoriels en très grand nombre chez de nombreux arthropodes et la question de l'utilité d'avoir un si large panel de récepteurs est débattue depuis de nombreuses années. Lors de notre participation au projet européen CILIA (Customised Intelligent Life Inspired Array), j'ai eu l'occasion de travailler sur la caractérisation de l'aérodynamique et de la sensibilité de senseurs biomimétiques MEMS (Micro Electro Mechanical Systems). L'étude de ces senseurs mimant les poils filiformes des grillons visait d'une part à copier et à s'approcher de la grande sensibilité et robustesse des senseurs biologiques et d'autre part à comprendre les mécanismes de couplage aérodynamique entre senseurs individuels.

 

La visualisation des interactions entre des flux d'airs et des tandems de poils artificiels ont été réalisés pour différentes fréquences et distances entre poils (Figure 2), et ont pu permettre de mettre en évidence que la décroissance des distances entre poils et de la fréquence des flux d'air réduit considérablement la sensibilité intrinsèques des senseurs. Nous avons prédit un très fort couplage hydrodynamique dans une canopée de poils naturels soumis à un stimulis naturel et ceci pour différentes tailles et densités de poils. Ainsi plutôt que de se demander pourquoi les poils sont si nombreux chez les arthropodes, il pourrait être plus pertinent de se poser la question de l'intérêt d'une implantation si dense de senseurs, étant donné l'effet délétère du couplage hydrodynamique sur la sensibilité intrinsèque des poils.

 

Figure 2.

 

 

Les araignées loups (famille des Lycosidae, Pardosa Lugubris) sont les principaux prédateurs terrestres des grillons des bois (Nemobius Sylvestris). Elles chassent à l'affut dans la litière des forêts et les flux d'air générés par leur déplacement représentent une source d'information primordiale qui peut être ressentie par le système cercal du grillon. A l'aide de la technique PIV (Figure 3) nous avons montré que lors de leur attaque les araignées peuvent être théoriquement détectées par le grillon à des distances allant jusqu'à 5 cm. Ces distances de perception confèrent au grillon un intervalle de temps suffisant pour s'enfuir.

 

 

Figure 3.

Publications majeures :

Casas J, Steinmann T, and Krijnen G (2010) Why do insects have such a high density of flow-sensing sensors hairs? Insights from the hydromechanics of biomimetic MEMS. J. R. Soc. Interface 7, 1487-1495. doi: 10.1098/rsif.2010.0093

 

Casas J, Steinmann T, Dangles O (2008). The Aerodynamic Signature of Running Spiders. Plos ONE. 3(5): e2116. doi:10.1371/journal.pone.0002116.

 

Dangles O, Steinmann T, Pierre D, Vannier F, Casas J (2008). Relative contributions of organ shape and receptor arrangement to the design of cricket's cercal system. Journal of Comparative Physiology A. In Press.

 

Steinmann T, Casas J, Krijnen G, Dangles O (2006). Air-flow sensitive hairs: boundary layers in oscillatory flows around arthropod appendages. Journal of Experimental Biology 209: 4398-4408.

 

Dangles O, Ory N, Steinmann T, Christides JP, Casas J (2006). Spider's attack vs. cricket's escape: velocity modes determine success. Animal Behaviour 72: 603-610.

Photo de fourmi