Avec 0,3 mm³ pour la mouche, 0,5 pour la fourmi et 1 pour l'abeille, le volume du cerveau des insectes est environ un million de fois plus petit que le nôtre. Et quand nos neurones sont près de 100 milliards, ceux des insectes, semblables aux nôtres dans leur forme et leurs propriétés, dépassent rarement le million. Et pourtant l'intelllgence dont font preuve ces petites bêtes est impressionnante.

Mathieu Lihoreau (université de Londres) a ainsi montré que le bourdon sait résoudre l'un des problèmes les plus emblématiquement ardus des mathématiques : trouver la route la plus courte en passant une seule fois par plusieurs étapes. Autres talents : ceux de l'abeille. Elle fabrique des rayons de cire hexagonaux, danse pour signaler l'emplacement des fleurs a ses congénères, pique et manipule ses adversaires sans se faire piquer en retour, réchauffe les larves abritées dans la ruche... Et comment ne pas être impressionné par le ballet soigneusement réglé des fourmis défendant l'entrée contre les intrus, transportant nourriture et couvains a bon port ?
Le secret de cette intelligence ? Une optimisation extraordinaire des différents composants des minicerveaux. Ceux des fourmis, par exemple, sont specialisés dans la détection des phéromones, balisant chimiquement les parcours souterrains. Les abeilles, elles, peuvent compter sur leurs corps pédonculés pour mémoriser danse et lieux indispensable à la bonne marche de la ruche. Le mystère du cerveau des bourdons n'est pas encore percé. Mais au moins sait-on, grâce à la robotique, qu'il s'agit de quelques "neurones" électroniques pour assurer des capacités de vol complexe à de mini-hélicoptères mimant les voltiges d'une mouche. La taille ne fait décidément pas tout !

L'intelligence dépend-elle du nombre de neurones ? Une chose est sûre : malgré leur cerveau minuscule, les insectes réalisent des taches d'une étonnante complexité sur laquelle l'imagerie 3D lève aujourd'hui le voile. La preuve en images.

Les progrès réalisés ces dernières années dans les procédés d'imagerie ont permis d'ouvrir les portes de mondes inexplorés : celles du minicerveau des insectes. Grâce aux bonds de géant accomplis dans l'investigation biologique, il est devenu possible d'admirer en trois dimensions et à l'échelle moléculaire, le fonctionnement de ces organes de quelques millimètres cubes. La technique de microscopie optique confocale à balayage laser, en particulier, permet d'accéder à leur organisation neurone par neurone et de dresser de véritables atlas 3D de ce qui se cache sous ces minuscules cuirasses. L'équipe d'Ann-Shyn Chiang (université de Taïwan) a ainsi mis en ligne en décembre dernier une première version de la représentation tridimensionnelle du cerveau "type" de la mouche drosophile, obtenue en répertoriant la nature, la position spatiale et les liens de 16.000 neurones sur les quelque 100.000 présents ! De quoi espérer mieux comprendre les étonnantes facultés cognitives de ces organes lilliputiens.

Car les chiffres sont là : avec 0,3 mm³ pour la mouche, 0,5 pour la fourmi et 1 pour l'abeille, le volume du cerveau des insectes est environ un million de fois plus petit que le nôtre ; or, quand nos neurones sont près de 100 milliards, ceux des insectes, semblables aux nôtres dans leur forme et leurs propriétés, dépassent rarement le million. Et pourtant, l'intelligence dont font preuve ces petites bêtes est impressionnante. Prenez le bourdon, par exemple : Mathieu Lihoreau (université de Londres) vient de montrer qu'il est capable de résoudre l'un des problèmes réputés parmi les plus ardus des mathématiques. À partir de fleurs artificielles dont il modifiait la disposition dans l'espace, ce biologiste a pu constater que l'insecte choisit, la plupart du temps, le chemin le plus court pour butiner un maximum de fleurs. Cela n'a l'air de rien... sauf quand on sait que trouver la route la plus courte passant une seule fois par plusieurs étapes, c'est résoudre le fameux "problème du voyageur de commerce", une gageure que les meilleurs algorithmes ne résolvent que par des approximations et au prix de temps de calcul croissant exponentiellement avec le nombre d'étapes. Comment un cerveau si petit peut-il produire tant d'intelligence ? Cette question, valable pour les mouches, les abeilles ou les fourmis, reste largement sans réponse.
"Durant ces 20 dernières années, on s'est souvent contenté de décrire ces prouesses et de nous étonner de cette apparente 'intelligence' autorisée par un faible nombre de neurones, observe Mathieu Lihoreau. Aujourd'hui, le challenge, c'est de comprendre la circuiterie minimale qui sous-tend une capacité cognitive donnée". Un défi dont la matière grise des insectes est une parfaite incarnation. En mettant en relation les nouvelles cartographies du cerveau des insectes avec leur comportement, en milieu naturel ou en laboratoire, puis en passant le tout au crible de la simulation informatique et robotique, les spécialistes de l'intelligence artificielle espèrent tester les capacités de traitement de réseaux de neurones virtuels - combien de neurones permettent de distinguer deux couleurs ? - ou piloter des robots dotés des mêmes "circuits" que ceux observés chez les insectes.

UNE LEÇON D'ÉCONOMIE D'ÉNERGIE

Bien sûr, il faut relativiser ces capacités : ce petit nombre de neurones reste un handicap quand il s'agit de mémoriser ou de traiter en parallèle de grandes quantités d'informations. Or, qui dit mémoire dit expérience, et qui dit traitement parallèle dit précision accrue, vitesse et enrichissement croisés des informations. Sans ces qualités, les capacités d'abstraction, le langage, la conscience sont limités... Mais les gros cerveaux ont un prix : le tissu cérébral consomme énormément d'énergie - le cerveau ne représente que 2 % du poids chez l'homme mais absorbe 20 % de son énergie au repos. Du coup, l'intelligence des insectes dévoile une inattendue leçon d'économie, donnée par l'évolution. Une leçon que nous commençons à assimiler, l'oil rivé aux merveilles que les microscopes découvrent sous les carapaces de l'abeille, du criquet ou de la mouche.