29/06/2012 - Cristaux photoniques qui multiplient par 10 la lumière qu'ils reçoivent

Menéame

Dans un environnement sombre et sombre, il peut être très utile de voir mieux que les autres animaux. Une équipe de scientifiques a découvert une structure dans la rétine du poisson éléphant qui lui permet de voir en utilisant les deux types de photorécepteurs de l'œil, cônes et bâtonsEn même temps.

Le poisson éléphant a un nez en forme de trompe et habite dans les eaux douces, chaudes et peu éclairées d’Afrique. Ces allumettes utilisent des impulsions électriques pour interagir avec le milieu qui les entoure, mais, contrairement à d’autres animaux complètement adaptés à l’obscurité, elles ont des yeux et dépendent de leur vision pour s’orienter.

"L'œil de ce poisson a une structure très particulière qui lui permet de voir de manière fiable de grands objets en mouvement, comme par exemple des prédateurs, dans un environnement sombre où les formes floues ne se distinguent guère" explique SINC Andreas Reichenbach, chercheur à l’Université de Leipzig et l’un des auteurs de l’étude publiée à Science.

L’équipe de Moritz Kreysing, chercheur à l’Université de Cambridge, a montré que la rétine du poisson éléphant (Gnathonemus petersii) est organisée de telle sorte que les deux types de photorécepteurs, bâtons et cônes, fonctionnent à la fois. "Les cônes sont regroupés dans une structure en forme de tasse constituée d’une série de cristaux paraboliques qui reflètent la lumière, et les bâtons sont derrière ces réflecteurs," explique Reichenbach.

Cette structure est capable de multiplier par 10 l’intensité lumineuse qu’elle perçoit. " C’est la première fois qu’une telle amplification est documentée, affirme Reichenbach. L'œil du chat, au maximum, peut multiplier la perception de la lumière par deux."

Un œil très spécial

La rétine de presque tous les chromatogènes contient deux types de photorécepteurs qui sont activés devant des intensités de lumière différentes. " Pendant la nuit, les bâtons détectent le peu de clarté qui existe, tandis que pendant la journée ils sont pleins et la vision est assurée par les cônes," note Reichenbach.

"Au cours de la nuit, les bâtons détectent le manque de clarté, alors qu’au cours de la journée ils sont pleins et la vision est assurée par les cônes."

En réalité, les scientifiques affirment qu’il y a "une gamme très étroite d’intensité dans laquelle les deux récepteurs sont actifs simultanément: chez l’homme se produit pendant le coucher du soleil ." Mais dans l’environnement trouble et sombre du poisson éléphant, ce type de vision est un avantage, " puisqu'il peut être utilisé toute la journée ," précise l’expert.

Le fait que les deux types de photorécepteurs soient activés simultanément dans la rétine du poisson éléphant vous permet de saisir un large éventail de longueurs d’onde. En outre, "les cônes sont très sensibles à la lumière rouge et même au spectre infrarouge et c’est exactement le type de lumière capable de pénétrer dans les profondeurs qu’ils habitent ," note Reichenbach.

Ce poisson a été très étudié par son organe électrosensorial, "mais nous savions que ce sens ne lui permettait pas de détecter un prédateur séparé de lui par une longue distance," explique SINC Carlos Mora-Ferrer, chercheur à l’Université de Mainz et de parents espagnols. "Nous avons donc décidé d’étudier ses yeux qui se sont avérés être très, très spéciaux," conclut le scientifique.

De poissons à humains

"L’une des questions les plus importantes que vous me posez à propos de mes recherches sur les poissons est de savoir ce qui est important pour les humains," explique Mora-Ferrer. Bien que le scientifique estime qu’il ne s’agit pas seulement d’étudier ce qui concerne les personnes, il affirme qu’il est essentiel "de comprendre les paramètres visuels qui existent dans un animal moins "évolué " pour comprendre les circuits de la rétine chez l’homme ."

La recherche de base de Mora-Ferrer fournit des informations sur " comment les cellules codifient pour les différents types de vision et comment elles peuvent être remplacées et protégées ," commente l’expert. Toute technique destinée à remplacer la rétine ou à améliorer les défauts visuels " nécessite des algorithmes pour construire des prothèses visuelles et des inventions technologiques basées sur la recherche fondamentale ," conclut le chercheur.

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Référence bibliographique:

Kreysing M.; Pusch R.; Haverkate D.; Landsberger M.; Engelmann J.; Ruiter J.; Mora-Ferrer A.; Ulbricht E.; Grosche J.; Franze K.; Streif S.; Schumacher S.; Makarov F.; Kacza J.;  Guck J.; Wolburg H.; Bowmaker J.K.; von der Emde G.; Schuster S.; Wagner H.J.; Reichenbach A.; Francke M. “Animal Perception of Seasonal Thresholds: Changes in Elephant Movement in Relation to Rainfall Patterns”. Science 336: 1700-1703, junio 2012. DOI:10.1126/science.1218072

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