Avec huit bras, trois cœurs et neuf cerveaux, les pieuvres font presque figure d'extraterrestre par rapport aux autres animaux. L'espèce Octopus vulgaris, ou pieuvre commune, est la plus étudiée par les scientifiques, notamment pour sa fascinante intelligence. Ouvrir un pot en verre, se repérer dans des labyrinthes complexes ou encore prédire le résultat de match de foot, tout cela est à la portée du céphalopode.

Son système nerveux est composé d'à peu près 50 millions de neuronesneurones, soit autant qu'un chien. Mais ces derniers ne sont pas organisés de la même façon. Chez la plupart des vertébrés, la majorité des neurones sont rassemblés dans le système nerveux centralsystème nerveux central. Or, chez les poulpes, un tiers des neurones forme un cerveaucerveau central et les deux tiers restant des cerveaux périphériques, situés notamment dans ses huit bras.

Ces bras sont des curiosités de la nature. Composés d'environ 200 ventouses, ils peuvent se mouvoir et se tordre dans tous les sens et permettent à la pieuvre de toucher, sentir et goûter son environnement. Ils ne sont juste pas capables de percevoir des stimuli visuels. Le « cerveau » périphérique situé dans chaque bras intègre ces informations sensorielles. Cela signifie-t-il que les bras des pieuvres peuvent évoluer indépendamment du cerveau principal ? Eh bien non, il existe un échange d'informations entre les huit cerveaux périphériques et le cerveau principal. D'ailleurs, il est beaucoup plus important que les scientifiques ne le pensaient auparavant.

Octopus vulgaris, ou pieuvre commune, vit notamment en Méditerranée. © Albert Kok, Wikimedia

La communication entre neuf cerveaux

Pour comprendre quelles informations sont transmises par les cerveaux périphériques, les scientifiques de l'université d'Osaka ont entraîné six poulpes communs à récupérer de la nourriture dans une des branches d'un labyrinthe en forme de Y. Ces résultats sont publiés dans Current Biology.

À force d'entraînement, cinq poulpes sur les six sont parvenus à récupérer la nourriture avec un seul bras, sans qu'ils ne puissent voir leur bras ou la récompense. Cela signifie que le système nerveux périphérique de l'animal transmet au cerveau central des informations sensorielles qui lui permettent de se déplacer dans le labyrinthe sans le voir. Le cerveau central intègre ces informations et s'en sert dans son apprentissage.

Des chercheurs ont testé la proprioception des poulpes.

Un cerveau et huit bras intelligents

Avec deux variantes du même labyrinthe, les scientifiques ont pu déterminer quels types d'informations sont collectés par le cerveau périphérique du bras : les mouvementsmouvements dans l'espace et la capacité à sentir des texturestextures. 

Les résultats des expériences suggèrent que les poulpes ont une conscience des mouvements de leurs bras, sans les voir. Ils sont capables d'aller chercher de la nourriture au bout d'une des branches du Y sans tâtonner. Cette conscience semble distincte de la proprioceptionproprioception, la capacité de notre cerveau à savoir, de façon consciente ou non, où se trouve notre corps dans l'espace.

Quand il s'agit de transmettre une information tactile, ils optent pour une stratégie différente. Ils prennent leur temps pour toucher la surface du labyrinthe, qui possède cette fois-ci une branche lisse et une branche rugueuse. Après entraînement, ils ont pu identifier quelle texture conduit à la récompense.

« Cette étude démontre que les bras des poulpes n'agissent pas de façon totalement indépendante du cerveau central, il y a un flux d'informations entre les système nerveux périphérique et central. Plutôt que de parler d'un poulpe à neuf cerveaux, on parle plutôt d'un poulpe avec un cerveau et huit bras très intelligents », explique Tamar Gutnick, premier auteur de l'étude dans un communiqué de presse.

Comment la pieuvre réussit-elle à ne pas s'emmêler ?

Article publié le 30 avril 2014 par Marie-Céline RayMarie-Céline Ray

Les tentacules des pieuvres sont recouverts de centaines de ventouses qui permettent d'adhérer à presque tout, sauf à la pieuvre elle-même. Sinon, l'animal se transformerait vite en sac de nœudsnœuds ! Comment s'y prend-elle ? Les chercheurs ont découvert des indices, mais pas la clé de l'énigme.

Les pieuvres possèdent huit bras munis de centaines de ventouses, capables d'adhérer à n'importe quel objet et qu'elles agitent dans toutes les directions. Pourtant, jamais ils ne s'emmêlent. Comment ces octopodes réussissent-ils cette performance ? Des chercheurs de l'université de Jérusalem qui se sont penchés sur la question présentent leurs résultats dans Current Biology.

Pour comprendre le phénomène, les chercheurs ont réalisé des expériences avec des bras de pieuvres amputés. En effet, un tentacule reste actif une heure après l'amputationamputation et continue à faire des mouvements similaires comparables à ceux de l'animal intact ; les ventouses s'attachent toujours aux objets. Les chercheurs se sont donc demandé si les bras amputés pouvaient coller à de la peau de la pieuvre.

Celle-ci est une structure complexe pourvue de chromatophores qui lui permettent de changer de couleurcouleur. Les mouvements des bras peuvent être stimulés par le cerveau ; mais ils sont aussi commandés par système neuromusculaire périphérique bras. Chacun d'eux est un organe sensoriel comprenant environ 40 millions de récepteurs tactiles et chimiques. Ces récepteurs sont répartis tout autour du tentacule, avec une concentration plus importante dans les ventouses.

Les bras des pieuvres portent des centaines de ventouses, en gros plan sur cette photographie. © Aquarium Finisterrae, cc by sa 3.0

Les pieuvres reconnaissent si le bras leur appartient

Dans leurs expériences, les chercheurs n'ont jamais observé que des ventouses d'un bras amputé pouvaient s'attacher au bras lui-même ou à un autre bras recouvert de peau. Les bras de la pieuvre n'attrapent pas non plus des boîtes de Petri recouvertes de la peau d'une pieuvre. Par conséquent, la peau de la pieuvre empêcherait les bras de coller les uns aux autres, probablement par un phénomène chimique. Mais ce mécanisme pourrait parfois être contrôlé par le système nerveux central car un poulpe peut tout de même attraper un bras amputé.

Dans d'autres expériences, les chercheurs ont exploité le cannibalisme de la pieuvre et lui ont proposé comme nourriture des bras amputés provenant d'autres animaux ou de la pieuvre elle-même. Ils ont alors observé qu'elles peuvent distinguer les bras leur appartenant de ceux des autres : dans 94 % des cas, les pieuvres collaient leurs ventouses au bras amputé d'une autre pieuvre ; mais lorsqu'il s'agissait de leur propre bras, elles n'y attachaient leurs ventouses que dans 39 % des cas. Pour l'instant, les chercheurs n'ont identifié ni la substance chimique ni les récepteurs responsables de cette reconnaissance. Il s'agirait plutôt de moléculesmolécules hydrophobeshydrophobes car elles peuvent se dissoudre dans l'hexane.

Ce mécanisme pourrait trouver des applicationsapplications dans le domaine des robotsrobots, par exemple quand ceux-ci doivent adapter leur forme dans des environnements avec des obstacles. C'est le cas à l'intérieur du corps humain ; ainsi, les scientifiques du projet Stiff-Flop cherchent à développer un outil chirurgical en s'inspirant de la forme du bras d'une pieuvre.