Une équipe de la Université de Nagoya, au Japon, a développé et testé un système d'intelligence artificielle qui identifie automatiquement le point auquel un poisson perd l'équilibre en raison de l'augmentation ou de la diminution de la température de l'eau.
Le travail a été dirigé par le professeur titulaire Tomoya Nakayama et Yoshiya Matsuo, alors étudiant en master à l'Institut des Biomolécules Transformantes de l'Université de Nagoya. Le professeur associé Tatsuto Hasegawa et Takuya Kato, alors étudiant en master à l'Université de Fukui, ont également participé.
La recherche, publiée dans Scientific Reports, vise à fournir une mesure objective de la tolérance thermique de ces animaux. L'outil intègre deux technologies d'apprentissage : DeepLabCut et ResNet34.
Le méthode détecte la perte d'équilibre
Selon Phys.org, les poissons sont des animaux ectothermes, c'est-à-dire qu'ils ne régulent pas leur chaleur corporelle de manière interne. Pour cette raison, les variations affectent directement leurs fonctions corporelles.
Les études de tolérance thermique consistaient auparavant à augmenter ou réduire progressivement la température de l’eau tout en enregistrant des vidéos des spécimens. Ensuite, les chercheurs examinaient les images pour établir quand chaque organisme perdait l'équilibre, un indicateur qu'il avait atteint sa limite.
Le processus dépendait de l'interprétation visuelle de chaque personne. Selon la description de la recherche, cette “subjectivité inhérente” pouvait entraîner des différences entre les résultats et nécessitait du temps pour examiner des enregistrements de populations larges.
Pour automatiser la tâche, le groupe a conçu une technique qui enregistre les animaux individuellement dans des compartiments séparés. Le système reconnaît automatiquement chaque poisson sur les images et maintient ce suivi pendant l'essai.
L'IA mesure la limite thermique
DeepLabCut suit sept zones corporelles : la pointe du nez, les nageoires gauche et droite, le centre du corps, les zones avant et arrière, et la queue. Avec ces données, le programme enregistre les changements de position et de mouvement qui se produisent lors des variations de température.
Ensuite, ResNet34 analyse l'état de l'animal et détermine le moment où il atteint sa limite. Le système détecte donc la perte d'équilibre sans qu'une personne doive la définir manuellement dans chaque enregistrement.
Lors d'un test avec 50 participants, les décisions de l'IA ont atteint une précision similaire à la variation qui existait entre les évaluations de chercheurs expérimentés. De plus, le modèle a obtenu le même résultat en examinant plusieurs fois la même vidéo.
Cette répétition a permis de vérifier la reproductibilité de la méthode : face au même matériel audiovisuel, le programme maintient sa détermination. L'étude souligne que cette caractéristique le rend utile pour des expériences comprenant une grande quantité de vidéos et de spécimens.
La latitude a marqué la tolérance au froid
Avec l'outil automatisé, l'équipe a examiné la tolérance à des températures élevées et basses dans différentes souches de medaka, un groupe de poissons du genre Oryzias, et dans des espèces proches. Les résultats ont montré des variations thermiques entre les souches analysées.
Les espèces vivant à des latitudes plus élevées ont montré une tendance à mieux tolérer le froid. L'exception à cette tendance a permis d'observer que la localisation géographique n'explique pas à elle seule toutes les différences.
La medaka japonaise (Oryzias latipes) a enregistré la plus grande tolérance au froid parmi les groupes évalués. Ce constat s'est inscrit dans le schéma observé pour les poissons associés à des habitats de plus haute latitude.
En revanche, la medaka taïwanaise (Oryzias cabaranensis) a montré une résistance au froid supérieure à celle attendue selon la latitude de son habitat. Cette variété a récemment été décrite comme une nouvelle espèce en 2025.
L'adaptation à la chaleur
Une recherche a également évalué la réponse de la medaka japonaise face au réchauffement. Le travail a conclu qu'une vague de chaleur artificielle de deux semaines a élevé de 1,5 ℃ le point thermique maximum des individus, mais l'effet n'a pas pu être détecté deux semaines plus tard.
Le résultat montre une capacité d'acclimatation rapide et réversible face à un changement de conditions thermiques. Le même travail a analysé ces poissons qui ont été maintenus pendant 7 ans à des températures de 20 ℃ et 30 ℃, sur plusieurs générations. Les chercheurs n'ont pas détecté que cette exposition prolongée à la chaleur avait augmenté de manière permanente la capacité à résister à des températures plus élevées.
Le comportement d'Oryzias cabaranensis dans le travail précédent indique que des facteurs supplémentaires peuvent intervenir dans l'adaptation à la chaleur ou au froid. Les chercheurs prévoient d'appliquer le système utilisé dans des comparaisons plus larges entre souches et espèces.
L'automatisation permettra d'analyser davantage de vidéos selon un critère uniforme, afin d'étudier comment les modifications des conditions thermiques de l'eau peuvent affecter les spécimens et leur conservation.