A8 Troubles neuromusculaires

Topique

En vol, le système nerveux de l'oiseau fonctionne comme un régulateur en boucle fermée : il mesure en temps réel le comportement de l'oiseau dans les airs, ajuste continuellement la géométrie des ailes, la force musculaire et la cinématique du battement d'ailes pour corriger l'écart qu'il vient de mesurer, puis remesure immédiatement le résultat de cet ajustement, bouclant ainsi la boucle de contrôle tout au long du vol. Divers agents peuvent perturber la neurotransmission qui assure le fonctionnement de ce régulateur : les pesticides organophosphorés, qui inhibent l'acétylcholinestérase ; les métaux lourds comme le plomb ou le mercure ; les pathogènes qui affectent le système nerveux central ; ou les toxines naturelles ingérées par l'oiseau dans son alimentation. Chacun de ces agents peut dégrader le système nerveux de l'oiseau sans endommager directement les os ou les muscles qu'il contrôle.

Contrairement à une lésion localisée d'un muscle ou d'un os, la dégradation du système nerveux n'a pas d'effet unique sur un point précis de l'oiseau. Ce système de contrôle en boucle fermée ajuste simultanément la géométrie des ailes, la force musculaire et la cinématique du battement d'ailes. Sa dégradation affecte alors simultanément les trois actionneurs, qui cessent de recevoir du système nerveux les ajustements précis qu'ils recevraient chez un oiseau en bonne santé.

La première conséquence physique de cette dégradation est un allongement du temps de réponse du système nerveux : le délai entre une perturbation survenant en vol (une rafale de vent, un changement soudain de direction de la proie poursuivie) et le moment où le système nerveux parvient à traduire cette perturbation en un ajustement de la géométrie des ailes, de la force musculaire ou de la cinématique du battement d'ailes s'allonge. Plus le système nerveux est dégradé, plus ce temps de réponse est long et plus l'oiseau reste exposé à la perturbation avant de commencer à la corriger.

La seconde conséquence est une réduction du gain correctif : même lorsque le système nerveux défaillant parvient à réagir à une perturbation, l’amplitude de l’ajustement appliqué à la géométrie des ailes, à la force musculaire ou à la cinématique du battement d’ailes est moindre que celle appliquée par un système nerveux sain à la même perturbation. Plus ce gain correctif est faible, moins chaque ajustement effectué par l’oiseau corrige l’écart initial, et de petites perturbations finissent par s’accumuler et former des écarts plus importants, car le système nerveux ne les neutralise plus complètement.

La combinaison d’un temps de réponse plus long et d’un gain correctif réduit peut rendre le système de stabilisation de l’oiseau sous-amorti : au lieu de corriger un écart de manière fluide et progressive, le système nerveux défaillant surcorrige tardivement, laisse passer l’écart, surcorrige à nouveau dans la direction opposée, et ainsi de suite, générant des oscillations soutenues de l’angle d’attaque au lieu d’un vol stable.

Ces deux mêmes déficiences – un temps de réaction plus long et un gain correctif réduit – augmentent également les erreurs lors des manœuvres d'interception, ces ajustements de trajectoire rapides et précis dont un oiseau a besoin pour attraper une proie en plein vol ou éviter un obstacle : plus le système nerveux met de temps à réagir et moins il corrige chaque ajustement, plus l'écart entre la trajectoire que l'oiseau aurait dû suivre et celle qu'il suit réellement est important.

Outre ces effets, qui apparaissent même lorsque la lésion nerveuse est symétrique, lorsque cette lésion est asymétrique – plus prononcée d'un côté que de l'autre – le système nerveux ajuste de manière inégale la géométrie de l'aile, la force musculaire ou la cinématique du battement d'ailes entre les côtés gauche et droit. Cette inégalité produit un déséquilibre du vol comparable à celui causé par une fracture osseuse asymétrique, bien que dans ce cas, l'origine du déséquilibre soit nerveuse et non structurelle : ce n'est pas l'aile qui génère moins de portance parce qu'elle est endommagée, mais plutôt le système nerveux qui ne parvient plus à coordonner les deux côtés du corps de manière égale.

Ces cinq conséquences — allongement du temps de réaction, réduction du gain correctif, sous-amortissement avec oscillations de l'angle d'attaque, augmentation des erreurs lors des manœuvres d'interception et déséquilibre du vol dû à une asymétrie neuronale — constituent l'empreinte physique, dans l'air, d'un système nerveux dégradé par un pesticide organophosphoré, un métal lourd, un agent pathogène neurologique ou une toxine alimentaire, sans qu'il soit nécessaire que l'oiseau subisse de lésion physique au niveau des os, des muscles ou du plumage. Leur évaluation conjointe permet de déterminer, à partir du comportement de vol de l'oiseau, si l'origine de son incoordination réside dans le système de contrôle neuromusculaire lui-même et non dans les organes moteurs de ce système.

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