La neuroscience du camouflage de la seiche

Une étude offre des pistes pour comprendre le mécanisme neurologique du camouflage de la seiche. Cela permettrait de créer des matériaux d’inspiration biologique avec des applications en industrie et en médecine.

 


Une seiche camouflée dans son environnement - Crédit : Roger Hanlon
Une seiche camouflée dans son environnement - Crédit : Roger Hanlon

Une équipe internationale de scientifiques a identifié les circuits neuronaux qui permettent à la seiche de changer leur apparence en un clin d’oeil et ils découvert que cela ressemble au circuit neuronal qui contrôle l’irisation des calmars.

Le exceptionnel de la seiche

La seiche et les pieuvres sont des créatures remarquables. Elles ont la capacité de changer leur apparence en quelques secondes en se camouflant contre les prédateurs et leur permettant de surprendre leur proie. Mais contrairement à un certain nombre de reptiles et d’amphibiens qui changent simplement de couleur pour se fondre dans leur environnement, ces céphalopodes sont également capables de changer la texture physique de leur peau pour correspondre aux roches environnantes, aux coraux ou aux algues.

La mer est remplie de créatures étranges et merveilleuses, mais il y en a peu qui surpassent l’étrangeté et l’intelligence des poulpes et des seiches selon le Dr Trevor Wardill du Département de physiologie de l’Université de Cambridge. Nous avons vu des douzaines d’exemples de ces animaux apparaître soudainement de nulle part comme s’ils avaient une cape d’invisibilité et on ignorait comment ils produisaient ce camouflage.

La peau de ces animaux est couverte de minuscules organes musculaires appelés chromatophores qui changent de couleur en réponse à un signal du cerveau. La peau possède aussi un deuxième ensemble d’organes musculaires, appelés papilles, qui peuvent être activés pour créer des bosses. Lorsqu’elle est stimulée, chaque papille peut basculer d’une texture plate en une variante à trois dimensions. Les papilles peuvent remplir plusieurs fonctions incluant le camouflage.

Des mécanismes neuronaux complexes contrôlent le camouflage de la seiche

La compréhension du système nerveux de ces créatures et celui de la manipulation de leur peau s’est révélée difficile, mais désormais une équipe de scientifiques du Marine Biological Laboratory et de l’Université de Cambridge nous donne des pistes sur le processus. Leurs résultats sont publiés aujourd’hui dans la revue iScience.1

Les chercheurs ont constaté que le signal d’instruction du cerveau de la seiche est acheminé à travers le ganglion stellaire qui est un centre nerveux périphérique. Le ganglion stellaire abrite le système axonal géant, ainsi appelé parce qu’il est assez grand pour être vu à l’oeil nu. Il abrite également des motoneurones particuliers qui contrôlent les papilles sur le manteau (la surface externe de la seiche). Ce circuit nerveux est similaire à celui par lequel les calmars contrôlent l’irisation de la peau.

Un zoom sur la peau de la seiche - Crédit : Paloma Gonzalez-Bellido

Un zoom sur la peau de la seiche – Crédit : Paloma Gonzalez-Bellido

Le système axonal géant, en raison de sa grande taille jusqu’à 1 mm, a permis aux chercheurs de comprendre comment fonctionnent les impulsions nerveuses (potentiels d’action). Le Dr Paloma Gonzalez-Bellido, également de l’Université de Cambridge, ajoute : Cette découverte est vraiment intéressante d’un point de vue évolutionniste et pose la question suivante : l’ancêtre commun de la seiche et du pouvait-il se camoufler ? Est-ce qu’il pouvait utiliser des papilles ou activer une irisation ou peut-être les deux ?

L’équipe de chercheurs a également examiné plus en détail les papilles pour savoir comment elles parviennent à maintenir leur forme sur une longue période sans aucun signal. Ils ont constaté que les papilles utilisent un mécanisme qu’elles décrivent comme étant une sorte de loquet. Il ressemble au mécanisme de capture des bivalves comme les huîtres, les moules et les pétoncles qui permet à la coquille bivalve de rester fermée sans dépenser beaucoup d’énergie.

Mais il reste le mystère de comment ces animaux interprètent le monde qui les entoure et le traduisent en signaux qui changent leur apparence selon le Dr Wardill. Les chercheurs estiment que la compréhension de comment la peau des céphalopodes passe d’une surface lisse et plate à une structure en 3D pourrait aider à la conception de matériaux d’inspiration biologique qui peut eux-mêmes être assemblés à partir de matériaux plats.

Cette recherche sur le contrôle neural de la peau flexible, combinée avec des études anatomiques des nouveaux groupes musculaires qui permettent une peau de changer de forme, possède des applications pour le développement de nouvelles classes de matériaux souples pouvant être utilisés dans l’industrie, la société et la médecine selon le professeur Roger Hanlon du Marine Biological Laboratory.

Sources

1.
Neural control of dynamic 3-dimensional skin papillae for cuttlefish camouflage. iScience. 10.1016/j.isci.2018.01.001″ target=”_blank” rel=”noopener noreferrer”>http://dx.doi.org/10.1016/j.isci.2018.01.001. Published February 14, 2018. Accessed February 14, 2018.
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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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