« L’école du poulpe » est l’un des deux exposés du Palais de la découverte abordant le thème de la mémoire et l’apprentissage chez les animaux. Depuis sa première présentation en l’an 2000, cette animation connaît un vif succès auprès du public. Chaque jour, un poulpe réalise en direct un exercice qu’il a appris. Petits et grands peuvent observer ainsi cet animal intrigant et découvrir ses étonnantes capacités d’apprentissage. Voici les secrets de cette surprenante démonstration.
Par Sophie Neuville, médiatrice scientifique, unité Sciences de la vie du Palais de la découverte

(Reprise de Découverte n° 412, septembre-octobre 2012, p. 66-73)

 

Quand on observe Archimède, le poulpe du Palais de la découverte, on ne se doute pas que ce Mollusque marin, « cousin » des escargots, limaces et coquilles Saint-Jacques, possède des capacités cognitives comparables à celles des Vertébrés. Nos équipes ont donc relevé le défi de vous présenter une expérience d’apprentissage avec cet animal peu commun à Paris. Pour cela, nous avons mobilisé toutes nos connaissances sur son mode de vie afin de lui faire suivre un apprentissage méthodique, tout en respectant son bien-être (fig. 1).

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© A. Durand / Universcience.

Figure 1. Archimède, le poulpe du Palais de la découverte, évolue dans un aquarium spécialement conçu pour respecter son bien-être.

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Une vie de solitaire


Le poulpe, aussi appelé pieuvre, alimente depuis longtemps notre imaginaire. Loin d’être le monstre décrit par Jules Verne (1828-1905) ou Victor Hugo (1802-1885), cet animal marin suscite de nombreuses questions. Il est vrai que cette « drôle de bête » ressemble peu aux autres animaux que nous connaissons. Mis à part ses deux yeux globuleux, le reste de son anatomie demeure assez mystérieuse au premier coup d’œil. Où est sa bouche ? Où se situe l’avant ? La partie arrondie derrière ses yeux correspond-elle à sa tête ? Comme les seiches, calmars, nautiles et argonautes, les poulpes possèdent des bras (ou tentacules) garnis de ventouses, formant une couronne autour de la bouche qui est munie d’un bec corné appelé bec de perroquet. Cette anatomie unique au monde permet de les classer dans le groupe des Céphalopodes, du grec kephalê qui signifie « tête » et pod « pied ». Autrement dit, les Céphalopodes ont « la tête sur les pieds ». La tête est prolongée par un corps musculeux (le manteau) qui contient les organes. Une autre particularité caractérise les Céphalopodes : leur capacité à se déplacer par rétropropulsion en projetant de l’eau sous pression hors de leur corps par un entonnoir (ou siphon) orientable.

Parmi les deux cents espèces de pieuvres connues à ce jour, le poulpe commun Octopus vulgaris, ou pieuvre commune, est la plus fréquente sur les côtes françaises métropolitaines. Elle est présente sur tout le Bassin méditerranéen et sur la façade atlantique, plus rarement sur les côtes de la Manche. Cette espèce cosmopolite se rencontre aussi dans les eaux tempérées et tropicales du monde entier. Le poulpe commun évolue généralement sur les fonds rocheux, des rivages jusqu’à une centaine de mètres de profondeur. Il fréquente parfois les fonds sableux, vaseux ou les herbiers. Expert en camouflage, il peut se confondre en effet avec n’importe quel milieu. En modifiant sa posture ainsi que la couleur et la structure de sa peau, il est capable de réaliser un mimétisme parfait (fig. 2) !

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© P. Vinten / Istockphoto.

Figure 2. Poulpe commun se camouflant dans un récif.

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Le poulpe passe une grande partie de la journée caché dans son abri, le plus souvent une cavité rocheuse, parfois une poterie ou un autre contenant d’origine humaine, dont il masque l’entrée par une agglomération de pierres et de déchets. En dehors de la période de reproduction, le poulpe est solitaire et territorial. L’étendue de son territoire varie selon la fréquence des proies, la taille du poulpe et la densité de population. Si un congénère ne respecte pas la distance sociale d’environ 30 mètres, le propriétaire des lieux signifie à l’intrus qu’il n’est pas le bienvenu : il change de couleur, étale ses huit bras et gonfle son abdomen pour paraître plus gros. Si la dissuasion ne suffit pas, les deux individus peuvent se battre, au risque de s’infliger de graves blessures avec leur bec. À la tombée de la nuit, le poulpe quitte son gîte pour arpenter son territoire et chasser. Carnivore, il se nourrit de Crustacés (crabes, crevettes…), Mollusques céphalopodes et Bivalves (coques, coquilles Saint-Jacques…). Il capture sa proie avec ses bras, la mord et lui injecte un venin paralysant à l’aide de sa salive. De retour dans sa cachette, il consomme les chairs de sa proie, puis jette les restes à l’extérieur de son abri.

Un poulpe loin de chez lui


Lorsque nous avons choisi l’espèce pour réaliser un apprentissage, nous aurions pu opter pour le poulpe à anneaux bleus Hapalochlaena maculosa. Très prisée des aquariophiles pour ses couleurs vives, cette espèce australienne est l’une des rares élevées en captivité. Cependant, elle n’a pas retenu notre attention car c’est la seule dont le venin peut être mortel pour l’Homme. Nous lui avons donc préféré l’inoffensif poulpe commun Octopus vulgaris. Bien que de nombreux aquariums et centres de science présentent cette espèce, elle n’est pas élevée par manque de rentabilité. Le nourrissage des larves nécessitant une trop coûteuse production de minuscules Crustacés (Copépodes).

Archimède et les autres poulpes l’ayant précédé au Palais ont été pêchés en Méditerranée, près de Marseille, par un professionnel agréé avec qui nous travaillons depuis plusieurs années. Le choix d’une espèce locale permet de diminuer le temps de transport, et donc le stress des animaux lors de leur acheminement, et offre au public de découvrir les richesses de notre littoral.

Casanier, sédentaire et solitaire, le poulpe commun s’adapte facilement à la vie en milieu artificiel. Il n’a pas besoin de grands espaces et surtout pas de congénères. Notre aquarium de 500 litres est équipé de tout le nécessaire pour garantir son bien-être : décor en roches naturelles où il évolue à l’abri des regards, pot en terre cuite dans lequel il peut élire domicile, lumière tamisée en journée et éteinte la nuit, courant d’eau et système de filtration spécifique aux aquariums marins (encadré Un poulpe dorloté). Pour répondre à ses besoins alimentaires et respecter son instinct de chasseur, nous lui donnons un crabe vert vivant par jour. Ces crabes (Carcinus maenas) nous sont fournis directement par un pêcheur professionnel situé près de Roscoff, en Bretagne.

  • Un POULPE DORLOTÉ

Loin des côtes, nous fabriquons l’eau de mer en ajoutant 33 grammes de sel d’aquariophilie par litre d’eau. La salinité (concentration en sel) et d’autres paramètres physico-chimiques, tels que la concentration en nitrates, le pH ou la température de l’eau, sont surveillés au quotidien par l’équipe du Laboratoire du vivant du Palais de la découverte.
La température est maintenue à 16 °C grâce à un appareil électrique qui refroidit l’eau. Cela est primordial car tout changement brutal de la température ou de la qualité de l’eau peut être fatal au poulpe. Dans un aquarium, un écosystème quasi autonome est recréé en général, en installant des organismes aux rôles complémentaires. Des détritivores, comme les bernard-l’ermite, se nourrissent des particules organiques ; des escargots ou poissons herbivores éliminent les algues filamenteuses ; des végétaux régulent les nitrates et phosphates… Notre poulpe vit seul, car il risquerait de dévorer ses colocataires. L’équilibre chimique de son aquarium est donc particulièrement délicat à maintenir. La régulation des paramètres chimiques est assurée en partie par les micro-organismes qui peuplent les rochers et le sable. Cette filtration naturelle est complétée par un volumineux système de filtration artificielle annexé à l’aquarium. L’eau circule dans des mousses riches en bactéries qui consomment les éléments chimiques « polluants », puis passe dans un écumeur électrique qui retire toutes les particules organiques. Pour ne pas perturber le fragile équilibre de l’aquarium, le renouvellement d’eau est effectué par petits volumes, un dixième une fois par semaine. Même dans le cas – rare – où le poulpe stressé crache de l’encre, on ne change jamais une grande quantité ou la totalité de l’eau. Celle-là est nettoyée alors rapidement par un système de filtration supplémentaire.

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© A. Durand / Universcience

 Pour une acclimatation en douceur, le jeune poulpe est installé d’abord dans un aquarium accessible uniquement au personnel soignant. Très curieux, il s’apprivoise facilement. Au bout de une à deux semaines, il n’est plus craintif. Nous lui faisons suivre son apprentissage avant qu’il intègre l’aquarium face au public. Sa curiosité constitue un atout pour l’apprentissage, mais présente un inconvénient au quotidien : le poulpe est le roi de l’escapade. Il cherche systématiquement à s’aventurer à l’extérieur, bien qu’il ne puisse pas respirer à l’air libre avec ses branchies. Pour lui éviter une mort certaine, l’aquarium est fermé en permanence par des couvercles lestés. La longévité du poulpe commun, estimée à deux ans en milieu naturel, est assurée dans notre aquarium car nous veillons à lui proposer un environnement stimulant. Les visites quotidiennes de nos personnels, la présence du public, les objets à manipuler et l’apprentissage que nous réalisons avec lui sont autant de stimulations qui compensent un milieu de vie moins varié que dans la nature.

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Un élève doué


Lors de la présentation quotidienne de l’exposé « L’école du poulpe », Archimède exécute devant le public un exercice étonnant : il ouvre un bocal fermé par un bouchon enfoncé pour y récupérer un crabe (fig. 3). Cette opération inhabituelle pour un poulpe résulte d’un apprentissage que nous avons accompli avec lui. Il s’agit d’un conditionnement opérant à renforcement positif : le poulpe effectue une action (retirer le bouchon) pour obtenir une récompense (le crabe). Il a été entraîné pendant deux semaines à raison d’une séance par jour.

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© A. Durand / Universcience.

Figure 3. Le jeune poulpe Archimède est en cours d’apprentissage pour parfaire sa quête de nourriture (crabe), une performance présentée dans le cadre d’un exposé scientifique sur le comportement animal, en Salle de communication animale du Palais de la découverte, le 1er juin 2017.

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Pour commencer, nous lui avons présenté un bocal transparent sans bouchon contenant un crabe. Le poulpe repère sa proie visuellement et avance vers elle, les bras en avant. Le toucher prend alors le relais de la vue. Le poulpe perçoit un obstacle qui l’empêche d’accéder au crabe, la paroi du bocal, qu’il essaie de contourner en l’explorant avec ses huit bras et 1 500 ventouses. Au bout de quelques minutes, il trouve l’ouverture du bocal par hasard et capture sa proie. Il répète cet exercice lors des séances suivantes. Cette première étape est validée lorsqu’il introduit rapidement ses bras dans le bocal, sans tâtonner pour trouver l’entrée, ce qui signifie qu’il a mémorisé son emplacement.

La deuxième étape consiste à fermer partiellement le bocal avec le bouchon. En reproduisant cet exercice, le poulpe comprend que l’accès au crabe peut être gêné par un objet qu’il peut retirer. Lors de la troisième et dernière étape, le bouchon est enfoncé complètement et le bocal fermé : pour la première fois, l’ouverture est obstruée entièrement. Au cours des séances, le poulpe a acquis de nouvelles informations (emplacement de l’ouverture du bocal, retirer un objet qui gêne cette ouverture), les a mémorisées et les utilise dans cet exercice final pour modifier son comportement et ôter le bouchon. C’est la définition même de l’apprentissage.

Cette expérience est présentée au Palais dans un but pédagogique et ne s’inscrit pas dans un programme de recherche scientifique. Mais depuis les années 1950, de nombreuses études ont porté sur le comportement des Céphalopodes (poulpes et seiches essentiellement), ainsi que sur leurs capacités d’apprentissage et de mémorisation. On a découvert ainsi que le poulpe peut apprendre une tâche en imitant ses congénères. Il est capable aussi de réaliser une discrimination, c’est-à-dire apprendre à effectuer un choix entre des objets qu’il peut distinguer (luminosités, tailles, formes ou textures différentes). C’est un apprentissage par essai et erreur : en se trompant, l’animal finit par associer l’un des objets à une récompense. Les poulpes sont dotés également d’une capacité d’innovation : un individu peut adopter un comportement nouveau, qui n’est pas affiché par tous les membres de l’espèce.

Par exemple, en Indonésie, plusieurs pieuvres veinées Amphioctopus marginatus ont été observées en train de se déplacer avec une ou deux demi-noix de coco vidées et jetées dans l’eau par les pêcheurs, qu’elles utilisent comme refuge en cas de danger. Les poulpes se montrent aussi curieux envers des objets nouveaux : ils s’en approchent et les manipulent longuement. Ce caractère joueur rappelle celui de certains oiseaux et Mammifères.

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© wikisource.org.

Illustration de 1870 par Alphonse de Neuville (1835-1885) pour Vingt mille lieues sous les mers de Jules Verne (1828-1905).

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Une reconnaissance au niveau européen


Le cerveau du poulpe, positionné entre les yeux et protégé par une capsule solide en cartilage, est le plus développé des « invertébrés » [Le terme « invertébrés » n’existe plus dans la classification du vivant. Les organismes sont regroupés selon des caractères présents partagés, et non des caractères absents.]. Il est composé de 500 millions de cellules nerveuses, soit deux à trois fois plus que le rat et la souris. Organisé différemment de celui des Vertébrés, il comporte quatre structures cérébrales. La région sous l’œsophage est dédiée aux réponses motrices simples faisant suite à des informations sensorielles simples (comme la moelle épinière chez les Vertébrés). Les structures au-dessus de l’œsophage intègrent des informations sensorielles multiples et coordonnent des comportements complexes tels que la nage. La région la plus dorsale est impliquée dans les fonctions élaborées telles que l’apprentissage, la mémoire et la prise de décision (à l’instar de l’hippocampe et du cortex préfrontal chez les Mammifères). Quant aux lobes optiques, situés derrière les yeux, ils traitent les informations visuelles et jouent un rôle dans de nombreux comportements d’origine visuelle, tels que le changement de couleur et certains apprentissages.

Avec de telles facultés d’apprentissage et des comportements innovants et joueurs, les Céphalopodes possèdent des capacités cognitives comparables à celles des Vertébrés. En 2013, ils ont été reconnus d’ailleurs par l’Union européenne (UE) comme étant des êtres intelligents et sensibles. La directive 2010/63/EU, qui définissait jusque-là les conditions selon lesquelles l’expérimentation animale sur les Vertébrés peut être pratiquée dans l’UE, a été modifiée la même année et inclut désormais les 730 espèces de Céphalopodes.

Comme pour les Vertébrés, le bien-être de ces Mollusques doit être respecté. Les poulpes et leurs cousins sont donc actuellement les seuls « invertébrés » sur lesquels l’expérimentation est règlementée. « Elle a un aspect de scorbut et de gangrène ; c’est de la maladie arrangée en monstruosité » disait de la pieuvre Victor Hugo dans Les travailleurs de la mer. Cent cinquante ans plus tard, elle est considérée enfin pour ce qu’elle est vraiment : un animal fascinant, sensible et intelligent. S. N.