Certains poissons visualisent les longueurs d'onde de la lumière dans le proche infrarouge en alimentant les cellules coniques de détection de la lumière rouge dans leurs yeux avec de la vitamine A2.

Introduction

Après une longue et chaude journée, le soleil se couche sur les sommets des montagnes, tachant le ciel d'un cramoisi profond. Les couchers de soleil sont rouges et orange parce que la lumière du soleil traverse plus de gaz atmosphériques lorsqu'elle est basse à l'horizon. À ces basses altitudes, les molécules d'air diffusent tellement de lumière bleue à courte longueur d'onde que seules les longueurs d'onde rouges et orange plus longues atteignent nos yeux. Le rouge est en fait la plus longue longueur d'onde du «spectre visible», défini comme la gamme de lumière que les humains peuvent voir.

A red sunset
Image: Jim Robert / CC BY ND - Attribution Creative Commons + NoDerivatives

Les couchers de soleil sont rouges parce que la lumière du soleil traverse plus d'atmosphère lorsqu'elle est basse à l'horizon, dispersant tellement de lumière bleue que nous voyons les longueurs d'onde rouges plus longues.

Mais de nombreux animaux voient au-delà de ce que nous voyons. Certains oiseaux, papillons et abeilles voient la lumière ultraviolette (UV), qui a des longueurs d'onde plus courtes que la lumière violette que nos rétines peuvent détecter. Les scientifiques pensaient auparavant que la lumière infrarouge ne convenait pas à la perception visuelle car ses longueurs d'onde plus longues que le rouge produisaient trop de bruit visuel. Mais cela s'avère juste être une vieille histoire de poisson. Plusieurs animaux, dont le poisson kribensis rayé (Pelvicachromis taeniatus), réussissent très bien à voir au-delà du rouge.

La stratégie

L'arc-en-ciel se cambrant dans le ciel est peut-être l'illustration la plus emblématique du spectre visible, avec des longueurs d'onde de lumière allant de 400 nanomètres (violet) à 780 nanomètres (rouge). Juste au-delà se trouve une région de lumière appelée «proche infrarouge», qui englobe des longueurs d'onde comprises entre 780 et 1,000 XNUMX nanomètres. Plusieurs types de poissons d'eau douce sont connus pour voir la lumière proche infrarouge.

Pour comprendre comment les poissons voient de si longues longueurs d'onde de lumière, nous devons comprendre un peu le processus qui permet aux humains, aux poissons et aux autres vertébrés de voir du tout : la phototransduction. Au cours de ce processus, la lumière passe dans la pupille, se concentre sur le cristallin de l'œil et frappe la rétine, qui contient des centaines de millions de cellules photoréceptrices. Comme d'autres cellules réceptrices de détection, ces cellules convertissent les informations en signaux électriques que le cerveau peut interpréter.

Photoreceptor cells in the eye
Image: Biomimicry Institute / Copyright © - Tous droits réservés

Les photorécepteurs en forme de tige aident au contraste de la lumière et nous permettent de voir à des niveaux de lumière inférieurs. À des niveaux de lumière plus élevés, trois types de photorécepteurs en forme de cône - rouge, vert et bleu - nous aident à voir les couleurs car ils sont sensibles à différentes longueurs d'onde de lumière.

Les cellules photoréceptrices se présentent sous deux formes différentes, chacune ayant un rôle distinct dans la vision. Les photorécepteurs en forme de tige aident au contraste de la lumière et nous permettent de voir à des niveaux de lumière inférieurs. En marchant dans une pièce sombre, les récepteurs à bâtonnets vous aident à naviguer même si vous ne pouvez pas distinguer les couleurs. À des niveaux de lumière plus élevés, trois types de photorécepteurs en forme de cône - rouge, vert et bleu - nous aident à voir les couleurs car ils sont sensibles à différentes longueurs d'onde de lumière.

En regardant par temps clair, les récepteurs des cônes bleus activent et stimulent les cellules nerveuses qui font que notre cerveau perçoit le ciel comme « bleu ». Dans une forêt au printemps, des récepteurs verts s'allument alors que nous balayons nos yeux à travers la cime des arbres feuillus. En se concentrant sur un cardinal nord perché sur une branche, les récepteurs rouges alertent notre cerveau de la beauté brillante de l'oiseau. Les trois types de récepteurs coniques travaillent ensemble pour peindre les perceptions de notre cerveau avec toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Au fur et à mesure que nous prenons différentes vues, les changements de quantité, d'intensité et de durée auxquels les différents récepteurs de cône tirent se combinent pour créer une image "en couleur" de la scène.

La vitamine A, qui se présente sous deux formes, fait partie de la complexes qui composent les cellules en bâtonnets et en cônes. Chez l'homme et la plupart des autres vertébrés, la vitamine A1, communément appelée rétinol, est la forme dominante. Selon une étude de 2015, certains poissons peuvent voir des longueurs d'onde de lumière plus longues car ils possèdent une enzyme qui convertit la vitamine A1 en vitamine A2 (appelée déhydrorétinol). La vitamine A2 semble déplacer la sensibilité des cellules du cône rouge vers des longueurs d'onde plus longues, permettant aux poissons qui ont cette enzyme particulière de voir la lumière proche infrarouge.

Le potentiel

La technologie d'imagerie basée sur les yeux de poisson pourrait produire de nombreux types de dispositifs de visualisation infrarouge à faible consommation d'énergie, plus compacts, polyvalents et durables. Cela pourrait aider les robots à naviguer dans les eaux sombres pour nettoyer les déversements de pétrole, étudier les écosystèmes inaccessibles et guider les filets de pêche intelligents pour éviter de capturer des espèces menacées.

Les capacités visuelles des poissons peuvent simplement aider les humains à mieux pêcher eux-mêmes dans le noir.

Contenu similaire

Dernière mise à jour le 3 décembre 2021