L’étoile fragile qui voit avec son corps

Les longs bras ondulés d’une étoile fragile – un parent de l’étoile de mer aux tendances baroques – ont une relation surprenante avec le reste de son corps.

Ses bras fonctionnent plus ou moins indépendamment, détectant leur propre environnement et prenant leurs propres décisions sur la façon d’y réagir. Ils ne sont que vaguement coordonnés par un anneau nerveux dans le noyau de l’animal. Une seule étoile fragile est presque comme cinq animaux co-joints ayant un intérêt mutuel pour savoir où aller, quoi manger et fabriquer de petites étoiles fragiles.

Et pourtant, il semble maintenant y avoir quelque chose de bien plus étrange dans la biologie d’au moins une espèce : le corps entier d’Ophiocoma wendtii semble capable de former une image floue mais utilisable, comme un Œil de Sauron tordu mais étrangement mignon.

C’est encore plus bizarre.

Cette vision sur tout le corps s’éteint la nuit, lorsque la sensibilité de l’animal à la lumière augmente paradoxalement, et que son corps marron devient beige. Comment et pourquoi cet animal possède ces étranges caractéristiques ont été les sujets d’une étude publiée en janvier dans Current Biology.

Pour voir, les biologistes ont besoin d’une vision spatiale. Il ne suffit pas de détecter la lumière, il faut former une image. Presque tous les animaux peuvent détecter la lumière. Plus rares sont ceux qui peuvent voir.

Traditionnellement, il était assez évident de savoir qui pouvait voir et qui ne le pouvait pas, car une créature avait des yeux ou pas. Récemment, cependant, les biologistes invertébrés réalisent que les yeux peuvent être facultatifs pour la vision.

En 2018, les scientifiques ont signalé que l’oursin épineux Diadema africanum est apparemment capable de résoudre des images sans yeux – un concept appelé « vision extraoculaire ». Ils ne comprenaient cependant pas comment.

Alors, une équipe de scientifiques européens et américains dirigée par Lauren Sumner-Rooney au Musée d’histoire naturelle de l’Université d’Oxford a commencé à soupçonner que, malgré une absence ostensible d’yeux, O. wendtii pouvait aussi voir.

Ils ont testé cela en plaçant les ophiures au centre d’arènes entourées de murs avec des barres noires sur un côté pour simuler un abri. Un plus grand nombre d’étoiles fragiles se sont retrouvées sur les barres noires que ce à quoi on pourrait s’attendre par hasard. Les O.wendtii beiges adaptées à l’obscurité, cependant, n’étaient pas capables de trouver ces barres noires à des taux dépassant le hasard, qu’elles soient alimentées par des lumières fluorescentes ou par la lumière du jour, ce qui semble exclure l’intensité de la lumière ou les rythmes circadiens comme explication.

Cette combinaison comportementale était particulièrement déroutante parce qu’un parent proche, O. pumila, possède tout le même équipement de détection de la lumière, mais lorsqu’ils sont placés dans les mêmes arènes, ces animaux finissent par être répartis au hasard à n’importe quel moment de la journée. Ils sont aveugles.

Cependant, l’équipe savait que le corps des deux ophiures est constellé de récepteurs de lumière appelés opsines. O. pumila ne peut peut-être pas voir, mais elle peut sentir la lumière ; lorsqu’elle est exposée à la lumière, elle se cache dans le sable ou les crevasses, là où elle se trouve. L’O. wendtii, quant à elle, se réfugie dans l’abri le plus proche. La seule différence évidente est que l’O. pumila n’est jamais rouge. Quelle différence le fait d’être rouge pourrait-il faire pour voir ?

Pour pouvoir former une image, un récepteur de lumière a besoin de directionnalité. Si vous ne pouvez pas dire de quelle direction vient la lumière, vous ne pouvez pas vraiment déduire grand chose sur ce à quoi ressemble le monde à un endroit particulier. Par conséquent, la première exigence pour la vision après la détection de la lumière est une sorte de mécanisme de filtrage, afin que tout récepteur donné sache que la lumière provenant de cet endroit particulier arrive en telle quantité.

Une méthode de filtrage de la lumière est (duh) l’écran solaire. Le pigment est un écran solaire naturel, et O. wendtii est couvert de paquets de pigments rouges appelés chromatophores le jour. La nuit, les chromatophores se rétractent. Lorsque les scientifiques ont scanné les deux espèces d’ophiures et mesuré le champ de vision des capteurs de lumière de chaque animal, ils ont découvert que les paquets de pigments déployés réduisent le champ de vision en bloquant physiquement la lumière. L’ouverture angulaire se rétrécit d’environ 118 degrés à 68 degrés chez O. wendtii avec des chromatophores flamboyants.

Si les capteurs de lumière d’O. wendtii sont directionnels, cela explique comment le réseau largement dispersé sur l’ensemble de leur corps pourrait former une image. Son corps entier est en effet un oeil. Mais l’image formée pourrait être extrêmement étrange pour nous. Une ophiure n’est pas une boule, comme un oursin. Ce sont cinq bras indisciplinés attachés à un noyau conciliant. Comment un humain peut-il ne serait-ce que commencer à penser à ce à quoi pourrait ressembler l’image formée par un tel réseau ?

Les scientifiques ont tenté de reconstruire l’image d’un récif déduite de la résolution qu’ils ont mesurée. Dans le meilleur des cas, une barre floue de couleur gris foncé apparaît sur un fond gris plus clair. Grossière, certes, mais peut-être suffisante pour qu’une ophiure motivée atteigne le très important emplacement minimum pour ne pas être mangée.

Puisque les chromatophores bloquent la lumière, cela explique aussi pourquoi leur sensibilité générale à la lumière s’améliore la nuit, ce qui est pratique car la vision peut alors être de toute façon impossible.

Il est intriguant que les animaux dotés d’un système aussi étrange pour percevoir leur monde appartiennent au grand groupe animal le plus proche des vertébrés. Des animaux apparentés beaucoup plus éloignés – les puissants arthropodes (par exemple, les insectes et les homards) et les mollusques (par exemple, les pieuvres et les calmars), de manière plus significative – ont des yeux. Même certaines étoiles de mer possèdent des yeux appropriés : des yeux composés serrés dans leurs pieds tubulaires, ou de simples ocelles (la pression pour bien voir peut être plus forte pour les étoiles de mer parce qu’elles sont des chasseurs actifs).

Découvrir un tel système de vision alternatif chez non seulement un mais deux parents aussi proches (les oursins, comme les ophiures, sont des échinodermes) semble surprenant et contre-intuitif. D’un autre côté, qu’un groupe d’animaux présentant une symétrie radiale et une apparente nonchalance à se faire couper en deux soit le plus proche parent majeur des vertébrés est également surprenant, comme cela a été souligné à de nombreuses reprises.

Parmi les vertébrés, de nombreux poissons, amphibiens et reptiles ont un troisième œil, et au moins un en avait un quatrième. Les poissons plats ont des yeux qui migrent autour de leur corps. De nombreux vertébrés – y compris les mammifères – possèdent des récepteurs de lumière autres que leurs yeux. Si un vertébré avait, pour une raison ou une autre, adopté la symétrie radiale, aurions-nous pu observer des façons de voir tout aussi surprenantes dans nos propres rangs ?