Pourquoi les porcs ont-ils un détecteur de lumière dans la peau ?

Remplissez le formulaire ci-dessous et nous vous enverrons par e-mail une version PDF de « Pourquoi les porcs ont-ils un détecteur de lumière dans la peau ? »

Remplissez le formulaire ci-dessous pour débloquer l’accès à TOUS les articles audio.

Il y a quelques années, lors d'un voyage de pêche dans les Florida Keys, la biologiste Lori Schweikert s'est retrouvée face à face avec un changement rapide et inhabituel. Elle a ramené un poisson de récif au museau pointu appelé porc et l'a jeté à bord. Mais plus tard, lorsqu'elle est allée le mettre dans une glacière, elle a remarqué quelque chose d'étrange : sa peau avait pris la même couleur et le même motif que le pont du bateau.

Poisson commun dans l’ouest de l’océan Atlantique, de la Caroline du Nord au Brésil, le porc est connu pour sa peau aux couleurs changeantes. L’espèce peut passer du blanc au brun marbré en quelques millisecondes pour se fondre dans les coraux, le sable ou les rochers.

Schweikert était néanmoins surpris car ce porc avait continué à se camoufler même s'il n'était plus vivant. Ce qui l'a amenée à se demander : les porcs peuvent-ils détecter la lumière en utilisant uniquement leur peau, indépendamment de leurs yeux et de leur cerveau ?

Abonnez-vous à la newsletter quotidienne de Technology Networks et recevez chaque jour les dernières nouvelles scientifiques directement dans votre boîte de réception.

"Cela m'a ouvert tout ce domaine", a déclaré Schweikert.

Dans les années qui ont suivi, Schweikert a commencé des recherches sur la physiologie de la « vision cutanée » en tant que chercheur postdoctoral à l’Université Duke et à l’Université internationale de Floride.

En 2018, Sönke Johnsen, biologiste à Schweikert et Duke, a publié une étude montrant que les porcs sont porteurs d'un gène pour une protéine sensible à la lumière appelée opsine qui est activée dans leur peau, et que ce gène est différent des gènes d'opsine trouvés dans leurs yeux.

Il a été découvert que d’autres animaux aux couleurs changeantes, des poulpes aux geckos, produisaient également des opsines sensibles à la lumière dans leur peau. Mais on ne sait pas exactement comment ils les utilisent pour changer de couleur.

"Quand nous l'avons trouvé dans le porc, j'ai regardé Sönke et j'ai dit : Pourquoi avoir un détecteur de lumière dans la peau ?" a déclaré Schweikert, maintenant professeur adjoint à l'Université de Caroline du Nord à Wilmington.

Une hypothèse est que la peau sensible à la lumière aide les animaux à comprendre leur environnement. Mais de nouvelles découvertes suggèrent une autre possibilité : « qu’ils pourraient l’utiliser pour se voir eux-mêmes », a déclaré Schweikert.

Dans une étude publiée le 22 août dans la revue Nature Communications, Schweikert, Johnsen et leurs collègues se sont associés pour examiner de plus près la peau du porc.

Les chercheurs ont prélevé des morceaux de peau sur différentes parties du corps du poisson et les ont photographiés au microscope.

De près, la peau d'un porc ressemble à une peinture pointilliste. Chaque point de couleur est une cellule spécialisée appelée chromatophore contenant des granules de pigment qui peuvent être rouges, jaunes ou noirs.

C'est le mouvement de ces granules pigmentaires qui change la couleur de la peau. Lorsque les granules se répartissent dans la cellule, la couleur apparaît plus foncée. Lorsqu’elles se regroupent en un petit point difficile à voir, la cellule devient plus transparente.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé une technique appelée immunomarquage pour localiser les protéines opsine dans la peau. Ils ont découvert que chez le porc, les opsines ne sont pas produites dans les cellules chromatophores qui changent de couleur. Au lieu de cela, les opsines résident dans d’autres cellules directement en dessous d’elles.

Les images prises au microscope électronique à transmission ont révélé un type de cellule jusqu’alors inconnu, juste en dessous des chromatophores, rempli de protéine opsine.

Cela signifie que la lumière frappant la peau doit d'abord traverser les chromatophores remplis de pigments avant d'atteindre la couche sensible à la lumière, a expliqué Schweikert.

Les chercheurs estiment que les molécules d’opsine présentes dans la peau du porc sont les plus sensibles à la lumière bleue. Il s’agit de la longueur d’onde de la lumière que les granules pigmentaires des chromatophores du poisson absorbent le mieux.

Les résultats suggèrent que les opsines sensibles à la lumière du poisson agissent un peu comme un film Polaroid interne, capturant les changements de lumière qui sont capables de filtrer à travers les cellules remplies de pigments au-dessus lorsque les granules de pigment se regroupent ou se déploient.