Sons vitaux

Le monde naturel est rempli de sons et leur diversité est grande d'une espèce à l'autre. Chez les organismes vertébrés, le son est un important moyen de communication. Il peut signaler un danger, faire la cour à un partenaire ou être utilisé comme un outil pour aider à la navigation et à la recherche de nourriture.

Le son peut être produit par diverses structures corporelles. Les crotales secouent un organe caudal acoustique en guise d'avertissement. Les cigales dilatent et contractent un "tymbal", une structure exosquelette située sur leur abdomen, pour produire leur bourdonnement strident caractéristique. Les porcs-épics peuvent agiter leurs piquants pour signaler leur intention.

D'autres espèces de mammifères peuvent communiquer des informations à l'aide de percussions sismiques, allant du tambourinage des pieds des rats kangourous au tambourinage de la tête des rats taupes nus. Cependant, pour la plupart des espèces de mammifères, le son vocal est la forme de communication acoustique la plus courante et la plus polyvalente.

Lorsque les mammifères communiquent vocalement, ils transmettent une quantité extraordinaire d'informations, allant de l'indication de l'espèce à l'identité individuelle, en passant par la condition physique, la localisation et la motivation. Ce transfert d'informations est à la base des chœurs des mammifères très sociaux, organisés en groupes ou en meutes, tels que les loups et les singes hurleurs, des duos de gibbons et même des chants de baleines. Que le son soit utilisé à des fins sociales, pour trouver de la nourriture ou pour la navigation, la transmission d'informations fiables est primordiale.

Certains messages que les animaux envoient à d'autres animaux sont très répétitifs et associés à des contextes spécifiques - ils sont "ritualisés".

Dans le monde animal, le rituel remplace souvent des actions coûteuses telles que le combat, bien que les cérémonies de présentation puissent aller jusqu'au combat. L'utilisation ritualisée du son présente également un avantage par rapport aux démonstrations physiques, car elle ne nécessite pas l'évolution de caractéristiques élaborées et coûteuses sur le plan métabolique, telles que les cornes, les bois ou les crinières. Elle ne nécessite pas non plus de mouvements chorégraphiés. Le son peut transmettre des informations sur la taille et l'intention de l'animal, même sans qu'il soit vu. Il peut communiquer toute une série de situations et de conditions, y compris l'état émotionnel.

Un essai peu connu de Charles Darwin, intitulé "L'expression des émotions chez l'homme et les animaux", s'est penché sur la capacité émotionnelle des animaux. Pour Darwin, tous les animaux, et pas seulement les humains, éprouvent une gamme d'émotions : le plaisir, la misère, le chagrin, le bonheur, l'excitation, la colère, la peur. Il a également observé que les grands animaux avaient tendance à émettre des sons plus graves que les petits. Si les structures productrices de sons, telles que les cordes vocales et le larynx, varient en fonction de la taille, l'observation de Darwin représente une relation "honnête" entre la hauteur de la voix et la taille de l'animal. Cette corrélation se reflète le mieux dans la hauteur de ton au repos d'un animal (fréquence fondamentale, ou f0). Nous reconnaissons tous vaguement cette corrélation : les jeunes enfants ont des voix plus aiguës qui deviennent plus graves à mesure qu'ils grandissent.

Cependant, Darwin a également remarqué que les animaux en état de soumission avaient tendance à produire des sons plus aigus et à se comporter de manière à diminuer leur apparence de taille et de compétitivité, par exemple en se couchant, en se recroquevillant ou en exposant leur ventre. À l'inverse, un animal agressif ou exprimant sa domination produit des sons plus graves, souvent grossiers, et se comporte de manière à augmenter son apparence de taille (en levant la tête, en arquant le dos, en dressant les poils). Ainsi, les signaux vocaux pouvaient être à la fois "honnêtes", reflétant la taille réelle, et "malhonnêtes", donnant l'impression d'être plus grand et dominant, ou plus petit et soumis.

D'autres ont depuis essayé de formaliser ces idées en "règles", cherchant un moyen d'interpréter la motivation à partir des sons émis par les animaux. Lorsque l'on observe les animaux en compétition ou en cour, l'utilisation de ces stratégies vocales est intuitive : comment éviter un combat, comment s'entendre et même comment conquérir un partenaire peuvent être fortement influencés par l'utilisation des sons par un animal.

Les signaux vocaux peuvent être flexibles. La simple modification de la hauteur et du temps des signaux vocaux peut transmettre de nouvelles informations sur l'état physique et l'évolution de l'état émotionnel. La plupart des mammifères utilisent leur larynx et leurs voies respiratoires pour produire des sons. Les cordes vocales, une paire de plis charnus qui peuvent à la fois se contracter et se détendre, vibrent à différentes tensions et vitesses lorsque l'air passe de force entre elles. Ces différentes tensions et vitesses de vibration produisent différentes fréquences sonores, ou tons. La tension est contrôlée par de petits muscles du larynx qui ajustent la position des éléments cartilagineux soutenant les plis.

Cependant, d'autres structures chez les mammifères peuvent également contribuer à la production et à la modification des sons. Les structures périphériques au larynx peuvent influencer la production et la modification du son. Tout comme la longueur des cordes vocales, la taille de ces structures peut influer sur la hauteur du son.

Les modifications de la forme et de la longueur des voies aériennes supérieures ont également une incidence sur le son vocal. La plupart des gens reconnaissent la trompette caractéristique des éléphants. Bien qu'il ne s'agisse que d'un aspect du riche répertoire vocal des éléphants (qui comprend même les infrasons), la trompette utilise une structure accessoire (la trompe allongée) pour modifier le son. Le son provient du conduit vocal et est amplifié et modifié lorsque l'air est poussé à travers la trompe.

Il existe d'autres moyens que les structures accessoires pour allonger les voies respiratoires supérieures. Certains animaux se comportent physiquement de manière à augmenter l'espace de résonance, ce qui modifie la qualité du son.

La plupart des gens connaissent le profil caractéristique d'un loup hurlant - tête levée, cou tendu et bouche ouverte. Un exemple peu familier est celui des petites souris du genre Scotinomys. Les espèces de Scotinomys (souris chanteuses) produisent un chant staccato qui descend légèrement en hauteur à chaque note. Ces chants peuvent atteindre plus d'une centaine de notes et durer plusieurs secondes. Lors de l'émission de ces chants, les Scotinomys peuvent se dresser sur leurs pattes arrière et étendre leur tête vers l'arrière, peut-être pour améliorer la projection de leurs chants et les rendre plus directionnels.

Chez d'autres mammifères, les sacs aériens reliés aux voies aériennes supérieures et situés autour de celles-ci peuvent également jouer un rôle dans l'amplification et la résonance du son. Ces sacs aériens peuvent être étendus et leur gonflement est contrôlé par la respiration. Certaines espèces bien connues utilisent les sacs aériens pour produire des sons forts qui font partie d'une parade.

Les gorilles, comme la plupart des primates, ont un répertoire vocal varié. Certains de leurs comportements ritualisés associés à des confrontations agressives impliquent des sons, mais pas de cordes vocales ni de bouche. Avez-vous déjà vu un grand gorille mâle se frapper la poitrine ? Le son résonnant, tympanique, est le résultat des sacs aériens des voies aériennes supérieures qui sont si grands qu'ils pénètrent dans le tissu mou de la poitrine, créant un véritable tambour de percussion lorsqu'ils sont remplis d'air.

D'autres primates ont des sacs d'air qui se gonflent dans leur gorge et contribuent à l'intensité et au caractère des chants. L'un des exemples les plus fous est celui des singes hurleurs des régions néotropicales. Si vous avez visité les réserves forestières du sud du Mexique, de l'Amérique centrale ou de l'Amérique du Sud, il y a de fortes chances que vous ayez été réveillé le matin par des chœurs de singes hurleurs. Utilisé comme moyen de maintenir la distance entre les groupes, le singe hurleur possède une adaptation supplémentaire pour amplifier et projeter le son : une grande poche d'air extralaryngée, associée à une thyroïde et à un larynx exceptionnellement grands et volumineux, et logée à l'intérieur ou en dessous d'un os gonflé (l'hyoïde).

L'appareil hyoïde sert généralement de point d'appui pour les actions des muscles spécifiques de la langue et des voies respiratoires supérieures. Le fait d'avoir un hyoïde gonflé (en réalité juste la partie principale, appelée basihyoïde) fournit au sac aérien sa propre chambre de résonance rigide, ce qui amplifie considérablement le volume sonore.

D'autres espèces de mammifères possèdent des sacs aériens et des structures accessoires pour produire ou modifier des signaux sonores. Il s'agit notamment des baleines. Les baleines ont des plis dans le larynx qui sont homologues aux cordes vocales.

Chez les baleines à fanons, le larynx est associé à un sac aérien qui sert de réservoir d'air aux poumons. L'activité des muscles qui entourent le sac laryngé peut provoquer sa contraction et renvoyer l'air vers les voies respiratoires. Le relâchement musculaire permet au sac de se dilater avec l'air des poumons. On pense que la somme de ces actions contribue à la partie "pulsée" des chants des baleines à fanons comme la baleine bleue. Tout cela se produit sans même qu'une respiration ne soit nécessaire !

Les baleines à dents possèdent elles aussi des sacs d'air associés aux voies nasales. Mais elles possèdent également d'autres structures spécialisées pour générer les sons utilisés pour l'écholocation. En haut des voies respiratoires, le son est généré par des valves cartilagineuses situées près de la sortie des voies respiratoires et appelées lèvres phoniques. Les ondes sonores générées ici traversent des masses graisseuses et cireuses situées dans le front, communément appelées melon (dans le cas du cachalot, la structure est plus complexe). Ces masses concentrent le son avant de le projeter dans l'océan.

La communication acoustique est essentielle pour que les mammifères puissent communiquer entre eux. Associée à des associations de taille et de motivation, la communication sonore est devenue un sujet fertile pour l'évolution biologique et sociale, car nous cherchons à comprendre les structures sociales et les rituels sonores liés aux interactions entre mammifères.

Jacqueline Miller est technicienne en mammalogie au ROM.