Araignées : elles possèdent une cognition extrêmement développée grâce à leur toile

Invertébrés arthropodes, les araignées comptent actuellement plus de 47’000 espèces connues. Redoutables prédatrices, elles sont présentes dans toutes les zones du monde, où elles tissent leur toile afin de piéger leurs proies. Pendant longtemps, les neurobiologistes ont pensé que les invertébrés possédaient une cognition peu développée, voire nulle, par rapport à celle des mammifères et des oiseaux. Toutefois, l’ensemble des recherches actuelles tend à indiquer des capacités cognitives extrêmement étendues chez les araignées, incluant les capacités de prévoir, planifier, établir des cartes mentales de leur espace, apprendre, etc. Et, plus surprenant encore, cette cognition spectaculaire serait directement liée à leur toile.

Nous découvrons maintenant que certains arachnides possèdent des capacités cognitives cachées rivalisant avec celles des mammifères et des oiseaux, y compris la prévoyance et la planification, l’apprentissage complexe et même la capacité d’être surpris. Plus étrange encore, les fils de soie qu’ils filent derrière eux les aident à sentir et à se souvenir de leur monde. En effet, la soie des araignées est si importante pour leurs capacités cognitives que certains scientifiques pensent qu’elle devrait être considérée comme faisant partie intégrante de leur intelligence.

Les araignées ont des racines évolutives profondes. La première preuve fossile d’arachnides producteurs de soie remonte à près de 400 millions d’années, peu de temps après la première preuve d’existence d’insectes.

« Les insectes sont la lignée la plus performante sur Terre, mais les araignées les suivent de près », explique le biologiste évolutionniste Miquel Arnedo de l’Université de Barcelone. Aujourd’hui, il existe plus de 48’000 espèces connues, chaque mètre carré de terrain abritant environ 130 individus en moyenne.

La soie : élément principal du quotidien des araignées

Les araignées sont définies par leurs huit pattes et filières complexes, qui extrudent la soie. Il s’agit d’une protéine composée de chaînes d’acides aminés, principalement de la glycine et de l’alanine, qu’elles extraient et tressent avec leurs pattes arrière pour la renforcer. Certaines espèces peuvent produire des fibres de compositions chimiques différentes en fonction de leurs besoins particuliers.

La soie d’araignée est utilisée dans un large éventail d’applications, y compris la construction de cocons, le planage, la fabrication de cordes pour l’escalade et la descente en rappel. De nombreuses araignées l’utilisent également pour une sorte de « vol » connu sous le nom de « montgolfière », dans lequel quelques fils, soulevés par des forces électrostatiques dans l’atmosphère, les portent loin. Ces espèces détectent ces forces à l’aide de leurs poils des pattes, ce qui leur permet de décider quand lancer leurs « voiles ».

Vidéo montrant une araignée utiliser la technique de l’envol :

La polyvalence de leur soie contribue à expliquer l’énorme succès évolutif des araignées, explique Arnedo. Mais leur intelligence est également extrêmement développée. La meilleure preuve de l’intelligence de l’araignée se trouve dans l’activité quotidienne de construction de toiles… Environ un tiers de toutes les espèces fabriquent des toiles orbes, ces pièges magnifiquement géométriques suspendus dans nos maisons et nos jardins. Leur configuration est entièrement bâtie sur les décisions prises lors de leur construction.

Des capacités de planification et de représentation mentale

Considérez la question fondamentale de savoir où construire une toile. Chaque espèce d’araignée orbitèle a une taille et une forme de toile préférées pour convenir à son type de corps et à son type de proie, mais les individus adaptent leurs constructions en fonction des espaces (restreints ou comportant des obstacles). Cela suggère qu’avant le début de la construction, une sorte de planification a lieu. C’est particulièrement impressionnant si l’on considère que la plupart des araignées sont presque complètement aveugles. Comment font-elles ?

Les araignées orbitèles adaptent leur toile à la configuration de leur environnement, suggérant une capacité de représentation mentale de l’espace. Crédits : Eric Manwiller

Selon Thomas Hesselberg de l’Université d’Oxford, une possibilité est qu’elles utilisent leur soie comme une sorte de fil à plomb pour repérer un site potentiel. Lors de l’exploration, certaines araignées jettent d’abord une ligne horizontale entre deux surfaces, puis la traversent, descendant et montant à divers points le long du chemin. Cela pourrait leur permettre d’estimer les dimensions de l’espace.

La capacité de former une représentation mentale de l’espace a été documentée chez de nombreux mammifères et oiseaux, mais est presque totalement inconnue chez les invertébrés. Jusqu’à présent, la meilleure preuve était chez les abeilles, qui sont censées utiliser des cartes mentales pour les aider à naviguer (bien que des précautions dans cette interprétation doivent être considérées).

Toile d’araignée : une construction basée sur un haut niveau de cognition

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Les expériences préliminaires de Hesselberg suggèrent que les cartes cognitives des araignées orbitèles ne sont pas très détaillées : elles semblent inclure de gros obstacles mais pas de petits, par exemple. Pourtant, la capacité de générer même une représentation grossière de leur environnement aiderait à expliquer d’autres comportements qui semblent exiger un certain niveau de prévoyance et de planification. Par exemple, les araignées orbitèles modifient la taille et la structure de leurs toiles en fonction des réserves de soie restantes dans leurs glandes, en veillant à ce qu’elles ne s’épuisent pas à mi-chemin.

Elles sont également sensibles aux intempéries : à basse température, elles réalisent des structures plus simples avec de plus grands écarts entre les spirales pour éviter de passer trop de temps exposées au froid.

La sophistication cognitive est évidente dans la façon dont les araignées maintiennent et adaptent une toile après la construction également. Elles modifient la tension des brins de soie dans les zones les plus susceptibles de piéger les insectes sans méfiance, sur la base de leurs captures précédentes. Une tension accrue stimule la transmission des vibrations d’un insecte en difficulté, permettant à l’araignée en attente de réagir plus rapidement.

Elles modifient également les dimensions de la toile en fonction de la taille des proies trouvées localement. Elles peuvent même apprendre des quasi-accidents : si leurs proies frappent la toile mais s’échappent, les araignées déposeront plus de soie collante pour éviter que cela ne se reproduise à l’avenir.

Araignées Porta : elles établissent des cartes mentales de leur espace

Les araignées sont un groupe varié, mais les espèces aux styles de vie très différents se révèlent tout aussi intelligentes. Prenez des araignées sauteuses appartenant au genre Portia. Leurs proies préférées sont d’autres araignées, qui peuvent atteindre jusqu’à deux fois leur propre taille. Elles ont développé une vue étonnante pour ce faire. « Elles chassent comme de minuscules chats » explique Fiona Cross, de l’Université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande. Cela implique souvent une préméditation et une planification minutieuse de l’itinéraire, comme le révèle sa recherche.

En collaboration avec son collègue Robert Jackson, Cross a placé une Portia sur une tour dans un réservoir d’eau — comme les chats, elles détestent se mouiller. De ce point de vue, elles pouvaient voir deux voies flottantes, dont l’une menait à une proie sur une autre tour. Bien que la proie soit hors de vue une fois les araignées descendues, elles choisissent invariablement la bonne route, suggérant qu’elles élaborent une carte mémorielle.

Graphique montrant le nombre d’araignées ayant pris le bon chemin (direct ou indirect) et le mauvais chemin. La majorité des araignées sont parvenues à emprunter le chemin correct le plus court, indiquant une capacité à établir des cartes mémorielles de leur environnement. Crédits : Fiona R. Cross et Robert R. Jackson

Dans une autre expérience, Cross et Jackson ont fourni deux itinéraires : les deux menaient à la proie, mais l’un était plus court. La plupart des araignées ont choisi le chemin le plus rapide. Dans la nature, les araignées utilisent ce type de préméditation pour tendre une embuscade à des proies dangereuses par derrière.

La démonstration de capacités cognitives complexes

Portia semble même capable d’être surprise. Dans des expériences similaires à la précédente, Cross et Jackson ont changé le type de proie alors qu’elle était hors de vue des araignées. Cela les a amenés à faire une pause — un signe de confusion, souvent utilisé par les psychologues pour tester ce que les bébés pensent. Elles s’arrêtent également plus longtemps si elles trouvent plus ou moins de proies qui les attendent au bout du chemin, par rapport à ce qu’elles avaient vu depuis leur tour. Cela suggère que ces araignées ont un sens numérique basique.

Malgré le style de traque féline de Portia, la soie est toujours essentielle à leur survie, et elles l’utilisent souvent lors de la chasse. Elles construisent parfois une toile comme un point de vue à partir duquel descendre en rappel sur les proies, ou comme un moyen d’attraper des insectes à utiliser comme appâts pour d’autres araignées. Portia envahit également d’autres toiles d’araignées et pince la soie pour imiter un insecte piégé. Elles semblent apprendre les vibrations correctes par essais et erreurs.

Toiles : elles confèrent aux araignées une cognition étendue

Ces résultats, combinés à de nouvelles preuves de la sociabilité des araignées, indiquent une cognition avancée chez de nombreuses espèces d’araignées. Pourtant, les cerveaux de ces créatures sont souvent infimes : la plupart des tisserands orbes, par exemple, pèsent entre 50 et 80 milligrammes, dont certains moins de 1 milligramme, et leur cerveau n’est qu’une fraction de cela. Les origines anciennes des araignées soulèvent également de profondes questions philosophiques sur l’évolution du cerveau.

Ces résultats ont même amené à reconsidérer la définition de « l’esprit » animal. Prenons le concept de cognition étendue, une idée qui a particulièrement enthousiasmé les psychologues récemment. Les philosophes ont inventé ce terme pour décrire la façon dont nos outils s’intègrent dans notre réflexion. Nous nous tournons vers un ordinateur portable ou un smartphone, par exemple, en tant que source de mémoire externe accessible à volonté. Dans cette vision de la cognition, notre esprit s’étend au-delà de notre cerveau à tous les objets qui contribuent à notre perception, notre mémoire et notre raisonnement.

Cycle d’actions nécessaire pour construire la partie adhésive de la spirale. (A) : les processus et étapes réalisés durant le cycle. (B) : illustrations de certains des comportements adoptés. Crédits : Hilton F. Japyassú et Kevin N. Laland

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Hilton Japyassú, de l’Université fédérale de Bahia (Brésil) et Kevin Laland de l’Université de St Andrews (Royaume-Uni), ont clairement démontré que l’utilisation de la soie par une araignée est un exemple naturel de cognition étendue. Après tout, les expériences passées d’une araignée peuvent déterminer la structure de sa toile, qui, à son tour, modifie ce qu’elle ressent dans son environnement, influençant directement ses décisions futures. En conséquence, une partie de la mémoire et de la prise de décision d’une araignée est externalisée au-delà de son corps.

Les araignées possèdent-elles une conscience ?

Compte tenu des nouvelles découvertes, pourrions-nous attribuer une conscience aux araignées ? La plupart des chercheurs voient la conscience comme un spectre, allant d’une représentation mentale de base de l’environnement environnant à la capacité de déplacer l’attention entre les éléments, à l’imagination, à la conscience de soi avancée et à la métacognition, la capacité de réfléchir sur nos propres jugements.

La plupart des invertébrés sont considérés comme incapables, même au niveau le plus basique de l’expérience consciente, de réagir automatiquement aux situations. Mais la représentation mentale des araignées de l’espace et leur capacité de prévoyance et de planification semblent refléter des expériences intérieures plus complexes. « Nous avons vu que les Portia sont capables de ‘penser’ à ce qu’elles font avant de le faire » explique Cross.

Mieux comprendre les structures cérébrales liées aux expériences conscientes

Cela signifie que les araignées pourraient fournir des informations précieuses sur les structures neuronales nécessaires à l’expérience consciente, ainsi que sur la façon dont celles-ci ont évolué. Chez un vertébré, le mésencéphale recueille des informations sensorielles et des signaux corporels, puis les intègre pour créer une simulation mentale du monde et de la place de la créature en lui. Ceci, à son tour, dirige son attention et son mouvement en fonction de ses besoins, créant une « conscience expérientielle » sur laquelle construire d’autres types de conscience, comme la réflexion sur soi.

Le cerveau des invertébrés prend une forme différente, mais une structure appelée « complexe central » montre la même connectivité chez les insectes. Chez les araignées, une région connue sous le nom de corps arqué peut avoir le même objectif. Les études détaillées du cerveau des araignées figurent peu dans les listes de priorités des neuroscientifiques.

Cependant, si d’autres preuves soutiennent l’idée que ces régions créent une représentation intérieure du monde, cela pourrait nous aider à déterminer une date pour l’émergence d’expériences conscientes — il y a potentiellement plus d’un demi-milliard d’années, lorsque l’explosion cambrienne a donné lieu à presque tous les groupes d’animaux d’aujourd’hui.

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