mardi, 10 avril 2018
Une protéine cryptochrome à l’origine de la magnétoréception chez les oiseaux
Peut-être dans l’espoir de faire arriver enfin le printemps (on gèle au Québec pour ce temps-ci de l’année…), voici un petit billet sur la migration des oiseaux. C’est quoi le rapport avec le cerveau ? La vie, mes ami.es, la vie… Et ses mécanismes moléculaires communs, ou distincts. En particulier ici la vision, le sens peut-être le plus important chez l’humain et chez bien des oiseaux. Surtout lors des longs parcours migratoires de nombreuses espèces d’oiseaux capables de retrouver leur aire de nidification avec une précision remarquable.
Bien qu’ils utilisent évidemment la vision pour reconnaître leur parcours, on se doute depuis près de quatre décennies que les oiseaux utilisent également le champ magnétique terrestre pour s’orienter. On a longtemps cru que c’était par l’entremise de particules de magnétite dans leur bec (chez le pigeon, par exemple), mais il semblerait que leur boussole principale soit plutôt située dans leurs… yeux !
C’est en tout cas ce que semblent indiquer deux études publiées récemment sur deux espèces d’oiseau différentes, le rouge-gorge (« robin », en anglais) et le diamant mandarin (« zebra finch »). Les deux pointent vers la forme Cry4 d’une classe de protéine appelée cryptochromes. Celles-ci sont sensibles à la lumière bleue et elles étaient déjà connues pour participer aux rythmes circadiens chez plusieurs espèces animales. Les deux études récentes démontrent que la production de la forme Cry4 fluctue très peu au cours d’une journée, contrairement aux forme Cry1 et Cry2, ce qui va dans le sens d’un rôle autre que celui relié au rythme circadien.
Par ailleurs, on sait aussi que les oiseaux ne peuvent percevoir les champs magnétiques que s’ils ont accès à de la lumière avec une certaine longueur d’onde particulière, celle du bleu, comme par hasard… Les projecteurs se sont donc braqués sur les cytochromes et l’on a mis en évidence un phénomène complexe, au sein même de cette protéine, qui pourrait permettre ce que l’on appelle la magnétoréception. Et là, attachez vos ceintures, car l’origine de cette détection serait rendue possible par rien de moins que des effets de cohérence quantique ! Bien incapable d’expliquer ces effets, je vous renvoie donc à cette page du Theoretical and Computational Biophysics Group du Center for Macromolecular Modeling and Bioinformatics qui explique en détail les modèles explicatifs avancés pour ce phénomène. Mais en gros, il semblerait que la lumière bleue amène la production dans le cytochrome d’une paire de molécules (« radical pair reaction ») où les « spins » de certains électrons demeureraient « intriqués » suffisamment longtemps pour être sensibles au champ magnétique (notez le nombre de mots entre guillemets dont je ne possède pas du tout le sens profond !). L’intensité lumineuse perçue par l’oiseau pourrait alors être altérée en fonction de l’orientation du champ magnétique terrestre. L’oiseau n’aurait alors qu’à balayer du regard le paysage dans différentes directions pour que des zones moins lumineuses dans son champ de vision lui donnent une idée de l’orientation de ce champ magnétique.
C’est ce que l’on a tenté d’illustrer sur l’image ci-dessous. Mais bien sûr, on ne saura jamais quel effet ça fait de percevoir visuellement le champ magnétique terrestre, pas plus que l’on ne saura « quel effet ça fait d’être une chauve-souris ? », pour paraphraser le célèbre article de Thomas Nagel. Chaque espèce et même chaque corps individuel avec son histoire de vie ayant son propre « umwelt », c’est-à-dire la partie du monde physique qui est signifiante pour lui et avec laquelle il peut interagir (voir à partir de la page 44 de ce document). Mais en recoupant les indices comme dans cette fascinante quête des mécanismes de la magnétoréception, on peut à tout le moins se faire une petite idée du monde sans doute fort différent du nôtre que perçoivent les autres espèces.
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