Le poisson qui voit avec sa peau : le porc peut observer ses propres changements de couleur

Dans les eaux au large des Florida Keys, la biologiste Lori Schweikert est tombée sur une étonnante révélation sur une espèce de poisson bien connue. Lors d’une excursion de pêche, Schweikert a observé le comportement particulier d’un porc qu’elle avait capturé.

Le poisson, connu pour son étrange capacité à changer rapidement de couleur de peau, s’est adapté à la fois à la teinte et au motif du pont du bateau, même après sa disparition.

Vision de la peau

Bien que réputée pour ses capacités semblables à celles d’un caméléon, oscillant entre le blanc, le marbré et le brun rougeâtre pour se fondre parfaitement avec les coraux, le sable et les rochers de ses environs, cette observation particulière a piqué la curiosité de Schweikert.

Schweikert s’est demandé si les porcs pouvaient détecter la lumière en utilisant uniquement leur peau, indépendamment de leurs yeux et de leur cerveau. « Cela m’a ouvert tout ce domaine. »

Pour enquêter, Schweikert a entrepris des recherches sur la « vision cutanée » au cours de son mandat postdoctoral à l’Université Duke et à l’Université internationale de Floride.

Des gènes uniques

En collaboration avec la biologiste Duke Sönke Johnsen en 2018, elle a découvert que les porcs possèdent un gène unique responsable d’une protéine sensible à la lumière, l’opsine, qui est activée dans leur peau. Fait intéressant, ce gène opsine était distinct de ceux présents dans leurs yeux.

Cette découverte n’est pas entièrement isolée. Des animaux allant des poulpes aux geckos possèdent des opsines sensibles à la lumière dans leur peau. Mais le but de ce phénomène reste insaisissable.

Les poissons se regardent-ils ?

En réfléchissant à la découverte du porc, Schweikert se souvient de sa conversation avec Johnsen : « Lorsque nous l’avons trouvé dans le porc, j’ai regardé Sönke et j’ai dit : Pourquoi avoir un détecteur de lumière dans la peau ?

Alors qu’une théorie dominante suggère qu’une peau sensible à la lumière aide les animaux à mieux comprendre leur environnement, Schweikert propose une alternative fascinante. Elle pense qu’ils pourraient utiliser ce mécanisme « pour se voir ».

Dans une étude maintenant publiée dans la revue Communications naturelles, Schweikert, Johnsen et leurs collègues ont examiné de près la peau du porc.

Ce que les chercheurs ont appris

L’équipe a découvert que sous un examen microscopique, la peau du porc ressemblait à une œuvre d’art pointilliste, chaque point étant constitué d’une cellule spécialisée remplie de pigments appelée chromatophore. Les changements chromatiques sont régis par le mouvement de ces granules au sein des cellules.

En utilisant une technique connue sous le nom d’immunomarquage, l’équipe a localisé l’emplacement des protéines opsines, les trouvant non pas dans les chromatophores, mais dans une couche adjacente située en dessous.

De plus, l’imagerie au microscope électronique a révélé un type de cellule inconnu sous les chromatophores chargés de protéine opsine.

Schweikert a expliqué le processus : « La lumière frappant la peau doit d’abord traverser les chromatophores remplis de pigments avant d’atteindre la couche sensible à la lumière. »

Photographies internes

Étant donné que les opsines présentes dans la peau du porc sont plus sensibles à la lumière bleue – par coïncidence, la même longueur d’onde lumineuse est mieux absorbée par les chromatophores – il est plausible que ces opsines sensibles à la lumière fonctionnent comme un film photographique interne, capturant les changements de lumière qui imprègnent les cellules pigmentaires situées au-dessus. .

« Les animaux peuvent littéralement prendre une photo de leur propre peau de l’intérieur », a déclaré Johnsen. Cependant, Schweikert a noté : « Pour être clair, nous ne prétendons pas que la peau du porc fonctionne comme un œil. »

Schweikert souligne que même si les yeux forment des images, aucune preuve ne suggère des capacités similaires dans leur peau. Il s’agit plutôt d’un mécanisme permettant au porc de surveiller sa propre peau, en ajustant ses couleurs en fonction de ce qu’il perçoit avec ses yeux. « Ils semblent observer leur propre changement de couleur », a déclaré Schweikert.

Implications de l’étude

Selon les chercheurs, leurs travaux sont importants car ils pourraient ouvrir la voie à de nouvelles techniques de retour sensoriel pour des dispositifs tels que des membres robotiques et des voitures autonomes qui doivent affiner leurs performances sans s’appuyer uniquement sur la vue ou les images des caméras.

« La rétroaction sensorielle est l’une des astuces que la technologie essaie encore de comprendre », a déclaré Johnsen. « Cette étude est une belle dissection d’un nouveau système de rétroaction sensorielle. »

« Si vous n’aviez pas de miroir et que vous ne pouviez pas plier le cou, comment sauriez-vous si vous êtes habillé correctement? » dit Schweikert. « Pour nous, cela n’a peut-être pas d’importance », mais pour les créatures qui utilisent leurs capacités de changement de couleur pour se cacher des prédateurs, avertir leurs rivaux ou courtiser leurs partenaires, « cela pourrait être une question de vie ou de mort ».

L’étude a été co-écrite par des chercheurs du Florida Institute of Technology, de la Florida International University et du Air Force Research Laboratory.

Le soutien financier est venu de l’Université Duke, de l’Université internationale de Floride, du Marine Biological Laboratory et de la National Science Foundation.