Ornithomedia - Pratique

Date de mise en ligne: 10/07/2009 - Soumis au Comité de Lecture

Nous avions vu dans un article précédent (le rôle du géomagnétisme dans l'orientation des oiseaux) que certains oiseaux migrateurs étaient sensibles au champ magnétique terrestre et qu'ils s'en servaient pour s'orienter. Une étude publiée le 17 juin 2009 dans le Research Journal montre qu'une particule toxique, l'ion superoxyde, jouerait un rôle important dans cette "vision magnétique".

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Abstract

Previous research had shown that birds seem to have an internal compass that allows them to "see" Earth's magnetic field. This magnetic vision guides them on long journeys. Scientists have also studied a protein molecule, called cryptochrome, that drives the chemical processes behind the birds' magnetic abilities. But what the molecule was reacting with to create birds' special sight has been a mystery-until now. Due to a laboratory mishap, scientists from the University of Illinois have discovered that toxic superoxides may be the previously missed ingredient. The results of this research appeared June 17 in the Biophysical Journal.

Le rôle de l'ion superoxyde dans la "vision magnétique" des oiseaux

Rappel: l'ion superoxyde

Formule de production de l'ion superoxyde (chargé négativement)

L'ion superoxyde, noté O2.- ou O2-, est issu de la réduction monoélectronique du dioxygène (O2). C'est un radical libre. Il est naturellement produit dans toutes les cellules des êtres vivants respirant le dioxygène, en particulier dans les mitochondries.
L'ion superoxyde est toxique: il est à l'origine de l'oxydation des constituants cellulaires.

Une découverte par hasard

Plusieurs biologistes estiment que les yeux des oiseaux migrateurs seraient impliqués dans l'orientation magnétique des oiseaux et que les cryptochromes, des particules photoréceptrices récemment découvertes dans les neurones de la rétine de l'œil de certaines espèces et dont les propriétés changent en présence d'un champ magnétique, formeraient la base moléculaire d'un mécanisme de compas.
En 2000, Klaus Schulten, de l'Université de l'Illinois, avait suggéré que ce cryptochrome devait jouer un rôle dans la perception magnétique.
En juin 2009, des chercheurs de l'Université de l'Illinois, dont Klaus Schulten, ont découvert que l'ion superoxyde pourrait jouer un rôle crucial dans cette perception. Cette conclusion a été rapportée dans un article publié le 17 juin dans le Biophysical Journal.
Le plus "amusant" est que cette découverte a été faite suite à une "erreur" d'un collaborateur de Schulten, Ilia Solov'yov.
En stage post-doctoral au Frankfurt Institute for Advanced Studies, et co-auteur de l'article publié dans la revue Biophysical Journal, Solov'yov a étudié l'action sur le cryptochrome de l'ion superoxyde. Avec son pouvoir oxydant bien supérieur à celui de l'oxygène, ce superoxyde est extrêmement toxique et sa présence à l'intérieur d'une cellule conduit à son vieillissement prématuré et à sa mort. Mais Solov'yov n'était pas conscient de cette super-toxicité, le voyant plutôt comme un élément de réaction idéal dans un processus biochimique impliquant le cryptochrome de l'oeil de l'oiseau.

Des réactions ultra-rapides

Les oiseaux migrateurs percevraient le champ magnétique terrestre grâce à un compas biochimique
Photo: Alain Chapitre

Plusieurs chercheurs avaient en effet suggéré que la perception magnétique pouvait reposer sur une réaction entre deux radicaux: ce genre de réaction est en effet influençable par un champ magnétique externe: la vitesse de la réaction est si rapide qu'elle peut être influencée par le spin (= mouvement de rotation d'une particule élémentaire sur elle même) des électrons susceptibles de s'orienter par rapport à un champ magnétique ambiant: ce spin agit donc comme un compas biochimique.
Les changements dans le champ électromagnétique, comme ceux subits par un oiseau changeant de direction en vol, semblent altérer ce compas, permettant à l'animal de vérifier s'il se dirige vers le Nord ou le Sud.

Une hypothèse confirmée

D'abord sceptique, à cause de la faiblesse du champ magnétique terrestre et de l'extrême toxicité de ce radical, Schulten a choisi de considérer sérieusement cette hypothèse. D'ailleurs, la cellule dispose justement de mécanismes de défense pour éviter les effets destructeurs du superoxyde. Ces mécanismes contribuent à réduire sa concentration: or justement cette particule doit être présente à des concentrations faibles pour agir comme un compas biochimique efficace.
Bien que connu principalement comme un agent responsable de dommages cellulaires, l'ion superoxyde a par ailleurs récemment été reconnu pour son rôle dans le signal cellulaire.

Pourquoi les hommes ne perçoivent pas aussi le champ magnétique?

La toxicité de l'ion superoxyde pourrait expliquer pourquoi les humains, qui possèdent aussi le cryptochrome dans leurs yeux, n'ont pas même la capacité de voir le champ électromagnétique que les oiseaux. Schulten explique: "notre organisme a choisi la sécurité et la longévité au lieu de développer une capacité orientationnelle".

A lire aussi

Le rôle du géomagnétisme dans l'orientation des oiseaux

Sources

- University of Illinois, Urbana-Champaign (2009). Bird Migration: Toxic Molecule May Help Birds 'See' North And South. ScienceDaily. Date de dépôt: 10/07. http://www.sciencedaily.com /releases/2009/06/090622112758.htm
- Jean-Luc Goudet (2009). Les oiseaux migrateurs verraient le Nord et le Sud! Futura-Sciences. Date de dépôt: 24/06. http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/zoologie/d/les-oiseaux-migrateurs-verraient-le-nord-et-le-sud_19707/

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