Les abeilles visualisent des quantités de gauche à droite, de la plus petite à la plus grande, selon une expérience qui renforce l'hypothèse d'un mécanisme théorisé et encore débattu chez les humains : la ligne numériquenumérique mentale. Avant même d'apprendre à compter, l'Homme a une capacité à ordonner mentalement des grandeurs croissantes en allant normalement de la gauche vers la droite. Mais dans les cultures utilisant une écriture de droite à gauche, comme la graphie arabe, cet ordre est inversé.

En conséquence, « le sujet reste débattu avec ceux qui pensent que la ligne numérique mentale a un caractère inné et ceux qui disent qu'elle est culturelle », remarque auprès de l'AFP Martin Giurfa, professeur au Centre de recherches sur la cognition animale à l'Université Toulouse III - Paul Sabatier.

Pourtant, comme le rappelle l'étude publiée en octobre dans les Proceedings de l'Académie américaine des sciences (PNAS), des travaux récents sur des nouveau-nés et d'autres vertébrés, notamment des primates, ont montré un sens inné à ce mécanisme, de gauche à droite.

Les abeilles savent classer les nombre par ordre de grandeur et de gauche à droite… comme les humains. © C. Schüßler, Fotolia

L'expérience menée par l'équipe du Pr. Giurfa vient conforter ces découvertes avec la démonstration d'un mécanisme identique chez une espèce emblématique d'invertébré : l'abeille. « On a déjà montré que les abeilles sont capables de compter, au moins jusqu'à cinq » et qu'elles traitent l'information différemment entre leurs deux hémisphères cérébraux, rappelle le Pr. Giurfa. Cette différence de traitement est aussi présente chez l'humain, où elle est « une des raisons invoquées pour l'existence de la ligne mentale numérique ». 

Déroulement de l'expérience

En bref, s'est demandé le chercheur, se pourrait-il que le cerveaucerveau des abeilles « aligne les nombres comme nous le faisons nous-mêmes ? ». Autrement dit, « si je suis en train d'utiliser "un" comme référence, "trois" est à ma droite, mais si j'utilise "cinq" comme référence, "trois" est à ma gauche ».

Son expérience, imaginée avec Catherine Thevenot, de l'Université de Lausanne, et Rosa Rugani, de celle de Padoue, repose sur le dispositif suivant : une caisse dont l'intérieur est séparé par une cloison. L'abeille est habituée, après avoir franchi cette cloison, à trouver dans le compartiment une seule étiquette portant toujours un même nombre de figures, mais d'aspect variant au hasard, à savoir, un ou trois ou cinq ronds, carrés ou triangles.

Avec comme récompense, dès qu'elles touchent la cible, une solution sucrée dispensée par une petite pipettepipette placée au centre de l'étiquette. Une fois habituée, l'abeille se trouve cette fois face à deux étiquettes identiques mais portant un nombre de figures différent de celui de l'entraînement, et situées au fond du compartiment, à gauche et à droite. 

( A ) Vue d'ensemble de la configuration expérimentale pendant la formation. La caisse en bois était recouverte d'un couvercle transparent, ce qui permettait d'observer le comportement des abeilles accédant aux compartiments intérieurs. ( B) Vue d'ensemble du montage expérimental lors d'un essai. ( C ) Exemples de stimuli utilisés dans la première et la deuxième expérience. ( D ) Stimuli utilisés dans la troisième expérience. ( E ) Exemples de stimuli utilisés dans la quatrième expérience. © Martin Giurfa, Centre de recherches sur la cognition animale à l’Université Toulouse III – Paul Sabatier ; Catherine Thevenot, Université de Lausanne ; Rosa Rugani, Université de Padoue

L'éternel débat entre l'inné et l'acquis

Par exemple, les abeilles entraînées à recevoir une récompense avec une étiquette comportant trois figures se trouvent confrontées à deux étiquettes identiques portant une seule figure. Résultat, « dans l'ensemble, elles font le bon choix à 80 % », en se dirigeant vers la figure de gauche, explique le Pr. Giurfa, puisque un est inférieur à trois ; et si on leur présente deux étiquettes portant chacune cinq figures, elles se dirigent vers la droite, puisque cinq est supérieur à trois.

Le résultat est identique pour les abeilles habituées à une récompense avec une étiquette portant une seule figure, qui vont vers l'étiquette de droite quand elle comporte trois figures, et pour les abeilles habituées avec une étiquette portant cinq figures, qui vont plutôt vers la gauche quand on leur en présente seulement trois.

Les abeilles ordonnent bien les nombres sur une ligne numérique mentale, de la gauche vers la droite. Mais pourquoi certains humains seraient-ils épargné par ce mécanisme ? 

Plutôt qu'un choix binairebinaire entre inné et acquis, le Pr. Giurfa préfère défendre l'idée que « cette représentation des nombres étant innée, la culture peut la nuancer, voire l'inverser, ou au contraire l'accentuer ». L'abeille, elle, s'en tient visiblement à ce que la nature lui dicte de faire. 

Les abeilles savent faire des additions et des soustractions

Après les singes, le perroquet, le pigeon et les araignées, les abeilles entrent dans le club des animaux maîtrisant le calcul abstrait. Une faculté dont elles se servent dans leur vie quotidienne.

Article de Céline DeluzarcheCéline Deluzarche, publié le 20 mai 2019

En 2018, des chercheurs français et australiens avaient montré que les abeilles comprenaient le concept de zéro. La même équipe, issue de la RMIT University de Melbourne et du Centre de recherches sur la cognitioncognition animale (CRCA) de Toulouse, récidiverécidive avec une nouvelle étude parue dans la revue Science Advances démontrant que l'insecteinsecte pouvait aussi additionner et soustraire.

Des carrés de couleur pour apprendre à compter

Les scientifiques ont pour cela utilisé deux couleurscouleurs associées chacune à une opération : bleu pour l'addition, jaune pour la soustraction. L'abeille est placée dans un tunnel en forme de Y avec à l'entrée des échantillons de carrés de couleur (par exemple trois carrés jaunes sur fond gris). Si les carrés sont bleus, elle devra ajouter un carré, s'ils sont jaunes, en retrancher un. À chaque fois, l'insecte est récompensé par de l'eau sucrée s'il emprunte le bon chemin et « puni » par une solution amère s'il se trompe.

Dans un labyrinthe en Y, les abeilles sont entraînées à choisir la bonne réponse : soustraire un carré si la couleur est jaune, ajouter un carré si la couleur et bleue. © Scarlett R. Howard et al., Science advance, 2019

Après avoir entraîné les abeilles sur une centaine d'essais, le taux de bonnes réponses est passé de 50 %, reflétant des choix aléatoires, à 80 %. Les chercheurs ont ensuite supprimé le stimulus (eau sucrée) et vérifié que le taux de réussite restait à 70 %. Afin d'éliminer tout biais expérimental, diverses mauvaises réponses et des carrés de différentes tailles ont été testés.

Le calcul, une faculté innée des abeilles ?

Les abeilles savent-elles calculer à l'état sauvage ou sont-elles juste douées d'apprentissage ? Selon Aurore Avarguès-Weber, une des auteurs de l'étude, la duréedurée d'entraînement est insuffisante pour créer suffisamment de nouvelles connexions cérébrales. Selon la chercheuse, la manipulation de quantités serait innée et permettrait aux abeilles de créer une carte cognitive de leur environnement, par exemple de savoir que leur ruche est située après la cinquième maison, là où se dressent deux arbresarbres.