Thèse Physique de la Matière Active et Cognitive Mécanique Collective de l'Essaim d'Abeilles H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique Direction de la thèse : Aurélie DUPONT ORCID 0000000182213154 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-04-30T23:59:59 La matière active désigne des systèmes constitués d'individus mobiles interagissant entre eux, permettant l'émergence de propriétés collectives. Ces systèmes sont très présents dans le vivant à toutes les d'échelles, depuis les suspensions de bactéries jusqu'aux foules humaines. Les systèmes existants chez les animaux ont pour le moment été peu étudiés du point de vue expérimental, leurs propriétés mécaniques et le rôle de différents facteurs tels que la cognition sur ces propriétés sont donc encore mal compris. Ce projet de thèse propose de se concentrer sur l'étude expérimentale d'un modèle animal en particulier : celui de l'essaim d'abeilles. Dans la nature, les abeilles sont des animaux cohésifs qui peuvent s'agglomérer en phase dense, formant ainsi un véritable matériau continu dont il est possible d'étudier les propriétés mécaniques et rhéologiques. De plus, ce sont des insectes sociaux, ayant de bonnes capacités d'apprentissage, permettant l'étude de l'effet de la cognition et de l'apprentissage sur ses propriétés physiques. Elles possèdent également une taille idéale pour accéder à des mesures microscopiques (individu) et macroscopiques (collectif) sur un grand nombre d'individu (>1000). Le projet consiste en l'étude des propriétés mécaniques et rhéologique d'un essaim d'abeilles, en y incluant la question de l'influence de la cognition sur ces propriétés. Le projet se concentrera tout d'abord sur l'analyse d'une situation déjà explorée chez d'autres animaux : celui de l'évacuation d'une foule 2D à travers un goulot d'étranglement. Ceci permettra de déterminer si ces insectes parviennent à éviter le blocage intermittent à la sortie observé chez les humains ou les moutons. Il s'agira ensuite de déterminer les propriétés mécaniques et rhéologiques de la grappe d'abeille en s'inspirant de la physique des granulaires, le tout en collaboration avec le FAST, spécialiste des granulaires (Orsay) et le CRCA, spécialiste de la cognition des abeilles (Toulouse). Enfin, ces propriétés seront testées en fonction de l'état cognitif des abeilles pour estimer le rôle que la cognition joue dans le contrôle des propriétés mécaniques globales de l'essaim. Cette étude pourra porter sur l'effet de l'apprentissage (est-ce qu'un groupe d'abeilles adapte ses propriétés mécaniques globales après répétition d'une même expérience) et de l'état cognitif des abeilles (est-ce que les propriétés mécaniques changent si les abeilles sont faces à un stress ou une source de motivation). Ce projet interdisciplinaire alliant matière active, physique des granulaires, éthologie, mécanique des milieux continus permettra donc de mieux comprendre la mécanique collective des insectes sociaux ; et ouvre un champ inexploré de la matière active. La thèse se déroulera au Laboratoire Interdisciplinaire de Physique à l'Université Grenoble Alpes sous la direction d'A. Dupont, spécialiste de la matière active à l'échelle macroscopique. Ce projet s'inscrit dans une collaboration déjà en place sur un projet antérieur (mouvements collectifs de poissons) avec P. Peyla (LIPhy) et T. Métivet (INRIA) spécialistes de la modélisation physique et numérique de ces systèmes. Ce projet sur les abeilles fait l'objet d'une nouvelle collaboration, initiée en 2025, avec A. Avarguès-Weber (CRCA) spécialiste de la cognition des abeilles avec l'expertise et les structures pour l'expérimentation sur des abeilles vivantes; ainsi qu'avec C. Douarche (FAST) spécialiste de la rhéologie de la matière vivante et H. Perrin spécialiste de la physique des granulaires. Caractériser et modéliser l'évacuation d'une foule d'abeilles en 2D
Caractériser la mécanique de la grappe cohésive d'abeilles en 3D
Caractériser la variation des propriétés mécaniques de la grappe en fonction du contexte cognitif, au cours de l'apprentissage notamment.
Participer aux modélisations physique et numérique et à l'intégration des résultats de cette thèse avec les résultats des collaborateurs pour un modèle et une compréhension globale du système Le coeur de la thèse sera expérimental et basé sur des expériences préliminaires déjà existantes validant les hypothèses scientifiques et la faisabilité. Il faudra améliorer les dispositifs expérimentaux initiaux, acquérir des données sur matière inerte et vivante, développer les outils numériques et physique d'analyse des données. Grâce aux discussions régulières avec nos collaborateurs, nous progresserons ensemble vers une compréhension et une modélisation de la mécanique collective de ce système. Nous espérons avancer également sur la compréhension de l'influence de la cognition sur ces propriétés physiques.

Le ou la doctorante aura une formation de physique fondamentale, avec si possible une coloration à l'interface avec la biologie lors du Master. Il faudra une motivation pour le travail expérimental avec du vivant, qui demande de la persévérance, ainsi que la volonté de participer à l'élaboration des modèles physiques. Concrètement, des capacités de codage en Python seront également utiles pour l'analyse des données.