Les conversations forment la niche principale à l’intérieur duquel le langage se déploie et prend son sens. Les conversations se caractérisent par un tour de parole qui peut être défini par une alternance de tours entre plusieurs interlocuteurs qui évitent les chevauchements et minimisent les silences. Ce pattern universel semble avoir des bases biologiques profondes : il est présent très précocement chez les nourrissons préverbaux, et dans les échanges vocaux produits dans de nombreuses espèces de primates non-humains. Ici, nous avons voulu étudier l’évolution de ces proto-conversations présentes chez des êtres non-parlants grâce à une approche comparative entre les nourrissons humains et les mangabeys à collier (Cercocebus torquatus). Pour ces deux modèles biologiques, nous avons étudié d’une part leur production de vocalisations selon un pattern de tour rôle, et d’autre part comment ils percevaient ce pattern, s’il s’agissait d’une règle. Ainsi, nous avons pu montrer que les nourrissons préverbaux sont sensibles à différents patterns conversationnels, et que cette sensibilité est modulée par des facteurs socio-démographiques. Nous avons aussi mis en évidence qu’ils interagissaient selon un tour de rôle avec leurs parents, mais que ces interactions dépendaient du sexe des nourrissons et des parents. Chez les mangabeys, nous avons pu confirmer qu’ils produisaient des échanges vocaux selon un pattern de tour de rôle, et que ces derniers dépendaient du statut social des individus et de la nature des liens avec leurs congénères. Si notre expérience de repasse ne nous a pas permis de déterminer si le tour de rôle était une règle pour cette espèce, elle a montré qu’avec l’âge les individus se désintéressaient des situations les moins pertinentes socialement. Nous avons donc pu mettre en évidence l’importance d’un tour de rôle modulé par des facteurs sociaux chez deux modèles non-verbaux. Ces résultats nous invitent à repenser l’évolution du langage au cœur de capacités interactionnelles, soulignant l’importance de l’approche comparative pour éclairer les bases biologiques de nos comportements communicatifs.

Le vol est un mode de locomotion qui présente de nombreux avantages et a permis la radiation évolutive des oiseaux. Cette adaptation influence profondément leur anatomie, leur physiologie et leur comportement. Ce manuscrit présente tout d’abord les principes physiques et biologiques permettant une compréhension basique du vol. Nous effectuons ensuite une synthèse de la littérature scientifique sur le développement du vol, et décrivons les différentes méthodes utilisées pour étudier le vol chez les oiseaux. Pour approfondir la compréhension actuelle des comportements de vol, nous nous focalisons sur deux espèces d’insectivores aériens : le martinet noir (Apus apus) et l’hirondelle de fenêtre (Delichon urbicum) qui réalisent presque tous leurs comportements en vol. Nous utilisons une méthode de trajectométrie 3D à l’échelle locale afin de décrire des comportements vitaux chez ces deux espèces et de comprendre comment des économies d’énergie peuvent s’opérer et être modulées par différents trade-offs. Dans un premier temps, nous étudions la prise de boisson chez le martinet noir, et nous montrons que les martinets dissipent activement leur énergie mécanique durant l’approche d’un plan d’eau afin de réduire leur vitesse d’impact, en partie via des virages serrés et l’utilisation du vent de face. Ce comportement étonnamment coûteux pourrait être le résultat d’un trade-off entre la dépense d’énergie et la sécurité, car approcher la surface de l’eau à une vitesse élevée représente un risque. Dans un second temps, nous décrivons différentes stratégies utilisées par les hirondelles de fenêtre pour économiser de l’énergie durant leur recherche alimentaire, comme l’extraction d’énergie dans l’environnement (vol thermique) et l’optimisation de la vitesse de vol en fonction de la vitesse et de la direction du vent. Enfin, nous comparons la distribution des vitesses entre des individus juvéniles et adultes, et montrons ainsi que les juvéniles ont une vitesse de vol plus variable que celle des adultes, possiblement car leurs comportements de vol ne sont pas immédiatement optimaux après la sortie du nid. Ces résultats apportent à la compréhension globale des comportements de vol chez ces espèces très adaptées au milieu aérien. Des études comparatives se focalisant sur le même comportement chez des espèces présentant un gradient de variation dans leurs traits d’histoire de vie pourraient apporter une compréhension supplémentaire des adaptions au vol.

La médiation équine est une activité en pleine expansion. Cependant, peu de données scientifiques existent concernant leur impact sur l’animal. L’objectif de cette thèse était (1) d’effectuer un état des lieux de la relation des chevaux de médiation à l’humain et (2) de leur état de bien-être en lien avec les choix de gestion des professionnels. Pour le premier thème, la première étude, réalisée sur 172 chevaux soumis à un test de relation humain-cheval standardisé, a montré que, parmi les facteurs d’influence examinés (âge, sexe, alimentation...), l’activité de médiation apparaissait comme le facteur d’influence principal. Ainsi, les équidés de médiation sont apparus moins interactifs que ceux d’instruction. Deux études supplémentaires nous ont permis d’identifier des facteurs pouvant en partie expliquer ces différences. Nous avons constaté une différence dans la localisation et l’intensité des réactions à une stimulation tactile qui pourrait s’expliquer par les différences de modalités de brossage en fonction du type de personne (typique/handicap mental). De plus, l’observation du comportement des chevaux lors de séances avec différents bénéficiaires a révélé que lorsque les bénéficiaires étaient en situation de handicap, les chevaux les exploraient plus et émettaient davantage de comportement d’inconfort. Quant au deuxième thème, une première étude par questionnaire en ligne a révélé la vision subjective des dirigeants de structure sur la gestion des équidés de médiation et leurs critères de sélection pour ces animaux. En parallèle, une étude observationnelle a été réalisée in situ sur 174 équidés dans 8 structures. Les deux études donnent des résultats convergents, montrant deux profils de gestion, l’un plus fréquent dans les établissements plus axés sur l’instruction conventionnelle, l’autre dans les structures principalement axées sur la médiation. Les différences portent sur tous les aspects de gestion : hébergement, alimentation, modalités de travail. Ainsi, il semble y avoir des différences « culturelles » en fonction de l’origine des responsables et de l’orientation des structures. Un lien clair est apparu entre ces modalités de gestion, les caractéristiques des chevaux et leur état de bien-être. Il ressort de ces études que la relation à l’humain et le bienêtre ont des influences multi-factorielles (gestion, caractéristiques de l’animal, activités pratiquées et modalités des activités de médiation), ouvrant ainsi un grand nombre de perspectives pour la recherche dans ce domaine.

Les influences maternelles prénatales ont des conséquences majeures sur l’ontogenèse comportementale des individus. Cela a largement été démontré chez les jeunes de première génération mais aussi plus récemment chez les jeunes des générations suivantes. La capacité des effets maternels prénatals à moduler à travers les générations, le phénotype comportemental des descendants questionne quant à leur potentiel adaptatif. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse est de caractériser les effets inter- (F1), multi- (F2) et trans-générationnels (F3) de l’environnement maternel sur le développement comportemental des descendants, d’identifier les mécanismes impliqués dans la transmission de ces effets et d’en évaluer le potentiel adaptatif. Dans un premier temps, nous avons montré chez la caille japonaise (Coturnix c. japonica), qu’un stress chronique de la femelle pondeuse augmente la réactivité émotionnelle des jeunes de la génération F1 mais n’influence que peu les capacités d’apprentissage testées. De tels résultats ont aussi été observés chez les descendants des générations F2 et F3, témoignant d’effets maternels trans-générationnels. Les stéroïdes sexuels présents in ovo et certaines marques épigénétiques pourraient être impliqués dans la transmission de ces effets. Dans un second temps, nous avons testé le potentiel adaptatif d’un environnement maternel plus complexe et plus variable. Nous avons montré en laboratoire que la complexification de l’environnement de la femelle pondeuse module la réactivité émotionnelle des jeunes des générations F1 et F3 mais pas leurs capacités d’apprentissage. Nous avons appliqué ce même protocole en élevage dans l’objectif d’améliorer la survie en nature d’une espèce de gibier, la perdrix rouge (Alectoris rufa). Nous avons montré que notre traitement prénatal, seul ou en interaction avec la complexification de l’environnement postnatal des perdrix, module le phénotype comportemental des jeunes F1 et F2. Cela n’a cependant pas permis d’améliorer leur survie en nature. L’ensemble de ce travail souligne donc l’influence fondamentale des effets maternels prénatals à travers les générations et ouvrent de nouvelles perspectives quant à leur considération dans des programmes de réintroduction.

L’universalité des “règles” qui régissent les conversations humaines, comme le respect du tour de parole, suggère de possibles bases biologiques à ce comportement. Au travers d’une revue de la littérature, nous avons révélé qu’à l’image de nos conversations, les échanges vocaux de vocalisations de contact de la plupart des primates non-humains respectent des règles sociales et temporelles. Notamment, les interlocuteurs, choisis sur des critères sociaux, alternent leurs émissions vocales tout en évitant de se couper la parole. Ces échanges permettent de créer et consolider des relations affiliatives. Toutefois, les grands singes sont peu représentés dans la littérature disponible sur ce sujet, malgré l’intérêt comparatif qu’ils représentent de par leur proximité phylogénétique avec l’humain et la diversité de leurs systèmes sociaux. Ce projet vise donc à décrire les règles d’interactions vocales chez les grands singes non-humains : bonobos (Pan paniscus), chimpanzés (Pan troglodytes), gorilles des plaines de l’Ouest (Gorilla gorilla gorilla) et orangs-outans de Bornéo (Pongo pygmaeus). Dans un premier temps, une approche expérimentale a permis de vérifier l’importance du respect du tour de parole lors des échanges vocaux pour les gorilles et de souligner un rôle possible de l’apprentissage social dans l’acquisition des règles appropriées d’interaction. Ensuite, une approche observationnelle menée sur un groupe de chimpanzés captifs a, au contraire, souligné l’extrême rareté des tours de paroles, au profit d’interactions vocales de type chorus et de fréquentes émissions de cris isolés associées à la régulation des conflits. Enfin, une approche comparative des quatre espèces, mêlant des données provenant de la littérature à nos propres résultats, a suggéré que l’organisation temporelle des interactions vocales est sous l’influence de caractéristiques sociales telles que le degré de socialité et de tolérance intra-groupe, comme le souligne l’existence d’échanges vocaux organisés chez les gorilles et les bonobos. La découverte d’échanges vocaux organisés chez les grands singes permet de compléter l’arbre phylogénétique de cette capacité langagière. Des investigations comparatives supplémentaires restent à mener afin d’affiner nos connaissances quant aux multiples et subtils facteurs sociaux ayant favorisé l’émergence de ce comportement interactionnel.

Ce travail s’inscrit dans l’étude des origines évolutives du langage, par la recherche de propriétés langagières dans la communication gestuelle et multimodale de primates cercopithécidés en captivité, les mangabeys à collier. Par une double approche observationnelle et expérimentale, nous avons montré que les gestes des mangabeys remplissent les critères de définition d’une communication intentionnelle, et peuvent être produits de manière flexible dans différents contextes. Nos observations fournissent également de premiers éléments en faveur d’une intentionnalité des expressions faciales des cercopithécidés, souvent considérées comme de simples indices d’état émotionnel. Cette propriété sociocognitive langagière pourrait ainsi être plus ancienne que ce que nous pensions dans l’histoire évolutive des primates, et être héritée de la communication gestuelle des ancêtres des catarrhiniens, il y a environ 29 millions d’années. De plus, nous avons mis en évidence un effet significatif du contexte interactionnel sur la latéralité gestuelle des mangabeys, suggérant une importance particulière de facteurs sociaux dans l’émergence d’une spécialisation hémisphérique pour la communication intentionnelle, dont le langage humain. Enfin, par une méthode originale, reposant sur des analyses de séquences et de réseau, nous avons décrit la communication multimodale et multicomposante des mangabeys à collier, et montré qu’ils combinent de manière flexible différents types et modalités de signaux en fonction du contexte et de facteurs sociodémographiques. Nos résultats soulignent l’importance d’une approche multimodale pour comprendre la complexité de la communication des primates, et apportent de premier éléments de compréhension sur la fonction des combinaisons de signaux. De futures comparaisons à d’autres espèces et dans différents environnements pourraient permettre d’affiner nos connaissances quant aux possibles contraintes évolutives ayant favorisé une telle complexité de la communication des primates humains et non-humains.

Les influences sociales sur le développement vocal ont été particulièrement étudiées chez les oiseaux chanteurs. Chez ces espèces, les jeunes sont capables d’apprentissage vocal, c’est-à-dire qu’ils modifient la structure de leur vocalisation suite aux interactions vocales avec les congénères, bien souvent les parents. A l’inverse, chez les oiseaux non-oscines, il est généralement admis que le développement vocal des jeunes n’est pas influencé par l’environnement social, mais présente un fort déterminisme génétique. Dans ce contexte, nous avons exploré le rôle des influences sociales, et plus particulièrement le rôle de la mère, sur le développement vocal des jeunes chez la caille japonaise (Coturnix c. japonica), une espèce considérée comme non-apprenante. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle de la mère sur le développement vocal des jeunes au cours des premiers jours de vie. Notre expérience a mis en évidence des différences de structures vocales entre des cailleteaux maternés et non-maternés. Dans un deuxième temps, nous avons testé l’existence d’effets synergiques entre les influences maternelles prés- et postnatales sur le développement vocal de la caille japonaise. Nos résultats n’ont pas révélé d’interactions entre les influences maternelles au cours des deux phases de développement. Néanmoins, nous montrons les effets d’une stimulation auditive prénatale et de la présence de la mère au cours des premiers jours de vie sur le développement vocal des jeunes. Enfin, nous avons cherché à caractériser les échanges vocaux mère-jeunes durant la période du maternage. Cette expérience révèle l’influence du comportement maternel et notamment de son expérience de maternage sur les interactions vocales avec les jeunes. L’ensemble de nos travaux montre l’existence d’une influence sociale sur le développement vocal de la caille japonaise et invite ainsi à revisiter le modèle de l’apprentissage vocal qui oppose les espèces apprenantes aux espèces non apprenantes.

Le chien d’aide pour les personnes a fait l’objet de peu d’études. Pourtant, plusieurs anecdotes rapportent les capacités de détection, voire de prédiction de chiens, qu’ils soient entrainés ou de compagnie. Au travers d’une revue de littérature, il est apparu qu’il y a un manque de données important, que les quelques données existantes sont peu fiables (i.e. issues de questionnaires rétrospectifs majoritairement) et ne permettent pas de conclure sur l’existence réelle de ces capacités ni sur leur fonctionnement, l’entrainement adéquat, la personne susceptible d’en bénéficier ou le profil de chien les présentant. Cette recherche vise à explorer le phénomène du chien d’aide pour personne épileptique afin de compléter significativement les connaissances actuelles. Nos résultats montrent qu’il ne semble pas y avoir un profil spécifique de chien d’alerte, en dehors de caractéristiques comportementales. De même les caractéristiques dépendantes de la personne ou de l’épilepsie ne semblent pas influer sur la capacité d’alerte des chiens. Ceci se trouve conforté par le fait qu'il semble y avoir une signature olfactive de l’épilepsie, discriminée d’autres contextes par le biais de i) chiens entrainés, ii) chiens de compagnie et iii) SIFT-MS. Ainsi, nous montrons qu’il existe une odeur associée à la crise d’épilepsie, quelle qu’en soit la cause ou le type. Les données issues d’analyses chimiques montrent aussi que cette odeur est présente avant la crise, ce qui va dans le sens des capacités de prédiction rapportées des chiens, et ouvre la voie à d’efficaces systèmes de prédiction de crises d’épilepsie. Nous allons également dans le sens d’une amélioration de la qualité de vie de la personne après obtention d’un chien d’aide pour l’épilepsie. Enfin, nous proposons un développement méthodologique visant, in fine, à permettre d’évaluer en vidéoélectroencéphalographie les capacités des chiens à alerter les crises d’épilepsie, sur une base d’enregistrements en contexte familier. Au final, ces travaux apportent des résultats originaux permettant de redécouvrir l’épilepsie à partir d’observations rapportées chez des chiens et d’éclaircir différents aspects centraux liés aux chiens d’aide pour les personnes épileptiques.

Le bien-être animal est considéré un phénomène multidimensionnel basé sur les conditions et les expériences de vie de chaque individu, et lié aux fonctions organiques et à la sensibilité de l’individu même. L’étude des émotions animales est complexe mais les hypothèses sur leurs états émotifs peuvent être formulées sur la base de mesures neurophysiologiques, comportementales et cognitives. Des études récentes ont montré que la latéralité cérébrale et comportementale, la fréquence cardiaque et l'activité cérébrale (mesurée par électroencéphalographie sont des paramètres qui permettent d’évaluer la perception de la valence et du niveau stimulant des émotions chez l’animal et l'Homme. Le but principal de ce projet de thèse était d’étudier la perception que les chiens et les chevaux ont du contenu émotionnel des signaux humains et l’impact potentiel que peuvent avoir ces signaux sur l’état émotionnel de ces animaux et par conséquent sur leur bien-être. Dans ce but, nous avons présenté à ces animaux des stimuli exprimant diverses émotions. Nous avons utilisé une approche intégrée combinant l’analyse de la latéralité comportementale, de la fréquence cardiaque, de l’activité cérébrale et du comportement des sujets afin de répondre à 2 questions: 1) les chiens et les chevaux perçoivent-ils le contenu émotionnel des signaux humains? 2) Les chiens et les chevaux attribuent-ils une valence et une intensité différentes selon les émotions humaines perçues. Les résultats de ce travail de thèse montrent que les chiens et les chevaux traitent différemment les signaux émotionnels en fonction de leur valence et de leur intensité. La perception de la voix de l'homme par le cheval est modulée par la valence des interactions homme-cheval antérieures et par les conditions de vie des chevaux. En ce qui concerne les chiens, nos résultats montrent qu’ils discriminent et perçoivent les émotions contenues dans les signaux visuels, auditifs et olfactifs humains différemment, et nous fournissent de nouvelles connaissances sur le fonctionnement émotionnel du cerveau du chien. Les résultats de ce travail de thèse apportent un cadre théorique pour définir des paramètres utiles à l'évaluation du bien-être animal.

L’évaluation des émotions positives chez l’animal est encore délicate. Pourtant, de nombreuses évidences démontrent l’intérêt de favoriser l’expression de ces émotions, notamment dans le but d’améliorer le bien-être des individus. Cette recherche vise à valider et identifier des indicateurs d’émotions positives chez le cheval. Dans un premier temps, une étude expérimentale basée sur l’utilisation d’accéléromètres, tout comme l’observation d’épisodes d’anticipation alimentaire quotidiens en centre équestre, ont permis d’identifier le déclenchement de l’anticipation et de mieux caractériser les comportements exprimés dans ce cadre. Nos résultats dévoilent que les comportements d’anticipation reflètent davantage un état de frustration. Ils ne constituent donc pas un indicateur fiable d’émotions positives. En revanche, une augmentation d’intensité de ces comportements semble indiquer un état de mal-être. Puis, en nous appuyant sur l’utilisation d’un casque permettant la mesure de l’activité électroencéphalographique chez des chevaux éveillés et libres de leurs mouvements, nous avons pu (i) confirmer l’importance de l’hémisphère gauche dans le traitement des émotions positives et de l’hémisphère droit dans le traitement attentionnel, (ii) mettre en évidence le rôle majeur des ondes thêta lors d’un traitement cognitif attentionnel, (iii) souligner l’interaction des processus émotionnels et attentionnels chez le cheval. Par ailleurs, si le test classique d’attention visuelle (VAT) constitue un bon outil de mesure des capacités attentionnelles d’un cheval au travail, ce même test réalisé sans humain apparait être un outil novateur de mesure de l’état de bien-être. Enfin, l’étude de la production de sons non-vocaux, basée sur une approche comparative combinant l’observation de chevaux de centre équestre et des chevaux vivant en condition semi-naturelle (favorable au bien-être), a révélé que l’ébrouement (hors contrainte respiratoire liée à une maladie ou à un équipement mal ajusté) serait un marqueur fiable d’émotions positives d’intensité modérée chez le cheval, puisqu’il exprimerait que ce dernier perçoit de façon positive son environnement. L’ensemble des recherches menées dans ce travail ouvrent vers des perspectives d’applications intéressantes dans le milieu équin, mais aussi d’un point de vue fondamental et méthodologique.