Bioacoustique : les oreilles de l'EPHE - PSL

Le Saviez-vous ? L’École Pratique des Hautes Études mène des recherches et propose des formations en partenariat avec l’Université de Saint-Étienne en bioacoustique, la science des communications sonores animales et humaines. L’EPHE - PSL souhaite répondre à travers cette discipline rare à de nombreux enjeux pour la planète.

À la croisée des chemins entre différents champs scientifiques, en particulier la biologie, la physique et l’informatique, la bioacoustique est un domaine en pleine expansion. Dès le début de sa carrière, Nicolas Mathevon ne s’y est pas trompé en se spécialisant dans les communications acoustiques chez les animaux et l’espèce humaine.

Nicolas est directeur d’études cumulant à l’EPHE - PSL, professeur à l'Université de Saint-Etienne, membre senior de l'Institut universitaire de France et actuellement professeur invité à l'University of California de Berkeley. En étudiant les contraintes environnementales et sociales qui façonnent l'évolution des processus de communication, Nicolas et son équipe, en collaboration avec plusieurs autres enseignants-chercheurs de l’EPHE - PSL sont aussi bien capables de tester la plasticité vocale d'un oiseau amazonien que d’évaluer comment les individus naviguent dans des scènes auditives complexes.

« La bioacoustique et moi, c’est une histoire de rencontre un jour dans un laboratoire du CNRS où des chercheurs réalisaient des expériences de playback avec des oiseaux, confie-t-il. Cela m’a tout de suite interpellé. Avec la bioacoustique, on entre dans le monde des échanges d’information entre les êtres vivants. On peut utiliser cette information portée par les signaux sonores pour évaluer la biodiversité d'un écosystème, pour agir sur le comportement d’un animal par exemple pour l’attirer ou l’effaroucher, ou dans un but purement fondamental pour comprendre les ‘’langages’’ des animaux. La bioacoustique est un domaine vaste qui permet de répondre à des questions scientifiques très diversifiées. »

Dérèglement climatique, santé… Les enjeux sont nombreux

 Si la bioacoustique a le vent en poupe, les enjeux en termes de dérèglement climatique et de problématique de santé n’y sont pas étrangers. L’objectif ? Comprendre le signal sonore en combinant des compétences en biologie, en physique et en intelligence artificielle (machine learning). « La bioacoustique fournit des outils de plus en plus employés pour le suivi non invasif des écosystèmes et de la dynamique temporelle de la biodiversité, explique Nicolas Mathevon. On place des enregistreurs autonomes dans un milieu, et on enregistre les paysages sonores de ces écosystèmes. Ils nous renseignent sur l’état de la biodiversité. Analyser les quantités de données parfois astronomiques que cette approche génère représente cependant un vrai défi. Avec David Lecchini, Directeur d'études EPHE au CRIOBE de l’EPHE - PSL, nous venons de mettre au point un logiciel d’analyse des paysages sonores des récifs coralliens. »

La bioacoustique répond par ailleurs à des intérêts en termes de recherche fondamentale. On peut en effet explorer la relation entre la structure acoustique et le codage de l'information dans les vocalisations en identifiant comment les systèmes vocaux produisent des messages signifiants. Comme on peut déterminer l'origine évolutive des vocalisations non verbales humaines ou déchiffrer le code des pleurs des bébés. « Par exemple, pour étudier les maladies neurodégénératives, le monde ultrasonore d'une souris peut représenter un excellent modèle, précise Nicolas. Dans mon équipe, nous développons un savoir-faire particulier sur la bioacoustique des rongeurs. Nous menons également des études sur les pleurs des bébés humains et analysons comment les adultes perçoivent la détresse codée dans ces pleurs. »

Parmi les programmes en cours, citons les recherches autour des pleurs de bébé en partenariat avec François Jouen, Directeur d'études émérite du laboratoire ChART de l’EPHE - PSL (projet ANR, récemment appuyé d’un financement par AXA obtenu par Nicolas), le développement de méthodes de suivi par l’acoustique des récifs coralliens en partenariat avec David Lecchini, Directeur d'études EPHE au CRIOBE à Moorea, et un projet alliant biogéographie et chants d’oiseaux en partenariat avec Jean-Yves Barnagaud, Maître de conférences EPHE au Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (CEFE) à Montpellier. Sans oublier la perspective d’un projet d’exploration du codage des émotions dans la voix humaine avec Francis Eustache, Directeur d'études EPHE et son équipe du laboratoire "Neuropsychologie et imagerie de la mémoire humaine" à Caen. Bref, les opportunités pour mener des projets de recherche en bioacoustique ne manquent pas !

Des formations intensives de 15 jours

Directeur d'études cumulant à l’EPHE - PSL depuis 2023, Nicolas coordonne la mise en place de formations uniques au monde en bioacoustique à l’École Pratique des Hautes Études. « C’est une discipline qui a toujours avancé avec le progrès technique, poursuit-il. Cela a démarré avec les magnétophones et aujourd’hui l’intelligence artificielle. Dans mon équipe, nos étudiants et étudiantes sont bien souvent multi-compétentes en biologie, physique et informatique. »

Chaque mois de janvier dans l’équipe de bioacoustique pilotée par Nicolas à l’Université de Saint-Etienne, la Bioacoustics Winter School accueille pendant deux semaines une trentaine d’étudiants et d’étudiantes de France et de l’étranger. Accessible dès le niveau master 1, des places sont réservées aux étudiants et étudiantes de l’EPHE - PSL dès la rentrée 2024. Cette formation intensive séduit également des personnes plus avancées (thèse, post doctorat) désireuses de s’initier à la bioacoustique. « La Bioacoustics Winter School est une formation exigeante, car ce sont 80 heures sur seulement deux semaines, précise Nicolas Mathevon. On allie des cours théoriques à des travaux dirigés et pratiques. Les étudiants et étudiantes doivent également réaliser un mini projet pour s’approprier les outils de base de la bioacoustique, comme mener un enregistrement, procéder à une analyse du signal et construire des expériences de psycho-acoustiques. Dans une école pluridisciplinaire comme l’EPHE, la bioacoustique est une discipline vraiment intéressante car elle permet aussi de faire des ponts avec les sciences humaines. »

Depuis novembre dernier, une autre formation internationale de deux semaines a vu le jour : la Bioacoustics Tropical School, une école de terrain organisée chaque année avec un thème et dans un lieu différent. Après une première session consacrée aux forêts tropicales pluvieuses à la station scientifique CNRS des Nouragues au cœur de la Guyane française, la prochaine Tropical Bioacoustics School sera organisée en étroit partenariat entre l’EPHE - PSL et l’Université de Saint-Etienne à la station biologique EPHE du CRIOBE en Polynésie Française. Le thème : la bioacoustique des récifs coralliens et des océans. La capacité d’accueil sera limitée à 15 personnes possédant déjà une certaine expertise en bioacoustique (thèse, post-doc), et des places seront réservées aux étudiants et étudiantes de l’École.

À côté des écoles de bioacoustique, Nicolas co-pilote le master 2 international en bioacoustique dont certains modules sont proposés aux étudiants et étudiantes EPHE (master Sciences de la Vie et Diplôme EPHE) dès la rentrée 2025. Bilan : les étudiants et étudiantes de l’École Pratique des Hautes Études auront un accès privilégié à la Bioacoustics Winter School et la Tropical Bioacoustics School, ainsi qu’aux modules du master international de bioacoustique. Dans le cadre de ce partenariat, il est également prévu de développer l’offre actuelle par la mise en place d’une formation courte à destination des professionnels travaillant dans les parcs naturels, des gestionnaires de la faune sauvage et des membres d’association de protection de la nature.

Pour en savoir plus :
Bioacoustics Winter School : www.eneslab.com/bioacoustic-winter-school
Tropical Bioacoustics School : www.tropbioacschool.com
International Master of Bioacoustics : www.masterofbioacoustics.com
Livre écrit par Nicolas Mathevon : The Voices of Nature. How and Why Animals Communicate, Princeton University Press, 2023.