Les becs de l'ornithorynque intègrent les signaux de deux systèmes sensoriels différents pour mieux identifier et suivre les proies.

Introduction

En 1798, lorsque George Shaw, au British Museum, examina le premier spécimen d'ornithorynque envoyé d'Australie en Angleterre, il pensa qu'il pouvait s'agir d'une farce. Un farceur aurait-il attaché un bec de canard au corps d'une loutre ?

L’étrange apparence de l’ornithorynque n’était qu’un début. Les animaux deviennent de plus en plus curieux. Ce sont les seuls mammifères à pondre des œufs externes (les échidnés les pondent dans leurs poches). Ils ont de la fourrure, des pattes palmées et un bec plat. Et lorsqu’ils plongent dans des rivières troubles, des lambeaux de peau recouvrent leurs yeux, leurs oreilles et leurs narines pour sceller l’eau. Alors, comment trouvent-ils des proies sans la vue, le son ou l’odorat ?

Deux siècles après l'arrivée du premier spécimen en Angleterre, le bec de canard unique et improbable de l'ornithorynque a une fois de plus surpris et étonné les scientifiques. Ils ont découvert qu’elle agit comme une antenne sous-marine, permettant aux ornithorynques de naviguer et de chasser avec un sens que les humains ne possèdent pas.

La stratégie

Les becs de l’ornithorynque sont des organes très sensibles. Ils sont tapissés, en haut et en bas, de dizaines de milliers de cellules cutanées spécialisées. Un type de cellule (les mécanorécepteurs) peut détecter les mouvements subtils de l’eau produits par les insectes, les crustacés, les vers, les mollusques et les larves dont se nourrissent les ornithorynques. D'autres types de cellules (électrorécepteurs dans les glandes muqueuses) peuvent détecter des champs électriques extrêmement légers avec des intensités aussi faibles que 20 microvolts par centimètre carré. Cela signifie qu’ils pourraient détecter un signal inférieur à un millionième de la tension d’une pile AA.

La plupart des êtres vivants génèrent des champs électriques lorsque les cellules du cerveau signalent aux muscles de se contracter. Même les algues unicellulaires émettent un peu d’électricité. Ces courants électriques voyagent rapidement dans l’eau jusqu’aux électrorécepteurs des ornithorynques. Pendant ce temps, leurs mécanorécepteurs détectent la pression de l’eau poussée vers l’extérieur par une nageoire de poisson, par exemple.

18th-century illustrations of platypus bills, teeth, and feet.
Image: Frederick Polydore Nodder / Flickr / CC BY SA - Attribution Creative Commons + Partage dans les mêmes conditions

Des vues de certaines des parties frappantes de l'anatomie de l'ornithorynque ont été incluses dans "The Naturalist's Miscellany" écrit par George Shaw et illustré par Frederick Polydore Nodder, publié en vingt-deux volumes entre 1789 et 1813.

Contrairement aux poissons électriques, qui reçoivent des signaux sur des récepteurs fixes sur leur corps, les ornithorynques inclinent la tête de haut en bas et d'un côté à l'autre pendant qu'ils nagent, recherchant activement des signaux électriques ou de mouvement provenant de diverses directions dans un large arc d'eau environnante. Ils repositionnent continuellement leurs factures pour que le plus grand nombre de récepteurs reçoive les signaux.

Les mécanorécepteurs et les électrorécepteurs sont disséminés dans leurs becs, et les récepteurs voisins sont connectés aux mêmes cellules nerveuses qui transmettent les signaux au cerveau. Ainsi, les deux types différents de récepteurs reçoivent et transmettent des signaux presque simultanément. Les deux systèmes différents « diaphonie », intègrent rapidement les signaux des deux sources entrantes pour distinguer les proies potentielles, déterminer leur direction et leur distance, et s'y retrouver.

Le potentiel

Comprendre les structures et les processus biologiques qui confèrent aux ornithorynques leur capacité d'électroréception pourrait révéler de nouvelles façons de créer des matériaux, des dispositifs et des systèmes pour détecter des signaux électriques subtils. Ceux-ci pourraient être utilisés, comme le font les ornithorynques, pour surveiller et explorer les profondeurs, pour étudier les organismes et les écosystèmes sous-marins ou pour surveiller les navires à des fins commerciales ou militaires.

Les scientifiques étudient l'utilisation de l'électroréception pour créer une autre méthode, aux côtés des rayons X, de la résonance magnétique et autres, pour produire des images de tissus corporels (tomographie par impédance électrique). D'autres applications proposées sont les capteurs médicaux qui détectent et analysent les signaux électriques dans le corps. Les progrès dans ce domaine seraient appliqués au marché en pleine croissance des appareils électroniques portables et des vêtements qui mesurent les signes vitaux pour surveiller la santé ou mesurer les niveaux de forme physique.

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Dernière mise à jour le 21 février 2024