Certains animaux, tels que les tortues marines et les oiseaux, exploitent le champ magnétique de la Terre pour s’orienter et migrer. Certains mécanismes biologiques fascinants à la base de ce sens, appelé « magnétoréception », sont envisagés ; voici ce qui a été découvert.
Un rouge-gorge, une espèce utilisée pour des tests sur la magnétoréception. Crédit: Andrea Centini
Parmi les sens les plus fascinants présents chez certains animaux, il y a la magnétoréception, c’est-à-dire la capacité de percevoir le champ magnétique terrestre ou champ géomagnétique, généré dans le noyau externe (liquide) de notre planète par les courants de convection déclenchés par le fer et le nickel. Jusqu’à récemment, les scientifiques pensaient que les animaux n’étaient pas capables de percevoir ce champ magnétique en raison de sa faiblesse ; il est maintenant établi qu’ils y parviennent, en particulier les oiseaux et certaines espèces marines, qui l’utilisent pour l’orientation et la navigation. Pour les oiseaux, la magnétoréception est l’un des « méthodes » exploités lors des grandes migrations. Cependant, comme l’ont expliqué les scientifiques du Lohmann Lab de l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill (États-Unis), bien qu’il soit maintenant clair que différents invertébrés et vertébrés sont capables de percevoir le champ magnétique terrestre, « déterminer comment fonctionne le sens magnétique est une frontière passionnante de la physiologie sensorielle ». En d’autres termes, nous ne savons pas encore exactement comment cela fonctionne.
En effet, alors que pour les autres sens – la vue, l’odorat, l’ouïe – les cellules et les organes impliqués sont bien connus, « les cellules qui fonctionnent comme récepteurs du sens magnétique n’ont été identifiées avec certitude chez aucun animal ». Cependant, les études ont révélé que la magnétoréception est fondamentalement basée sur trois voies distinctes : les cryptochromes, des protéines sensibles à la lumière présentes dans les yeux de certains animaux ; la présence de cristaux de magnétite dans le corps de certains organismes, capables de répondre au champ géomagnétique ; la symbiose avec des bactéries magnétotactiques (MTB) qui répondent au champ magnétique terrestre. Il est important de souligner qu’il s’agit uniquement d’hypothèses et non de certitudes, précisément parce que les mécanismes nerveux qui perçoivent les lignes du champ magnétique n’ont pas encore été identifiés. Mais le fait que de nombreux animaux soient capables de le suivre, comme indiqué, est désormais largement démontré.
Les experts soulignent que certaines espèces marines comme les tortues et les saumons, par exemple, exploitent une véritable carte magnétique pour s’orienter. Des expériences avec les tortues ont montré que ces reptiles sont poussés à nager dans des directions différentes lorsqu’ils sont soumis à des champs magnétiques spécifiques manipulés. D’un autre côté, des poissons tels que les requins ont des organes sensoriels particuliers situés sur leur « museau » appelés ampoules de Lorenzini, qui sont capables de intercepter de très faibles variations du champ électrique. Ils les utilisent pour naviguer, percevoir les mouvements des proies et s’orienter. Il n’est cependant pas clair s’ils sont également capables de détecter le champ magnétique terrestre.
En ce qui concerne l’hypothèse de la magnétite (Fe3O4), ce composé a été trouvé dans le corps de plusieurs animaux capables de s’orienter avec le champ magnétique, tels que les poissons et les oiseaux. Par exemple, chez la truite, ils se trouvent dans le museau et, comme l’ont expliqué les chercheurs du Lohmann Lab, semblent être associés à un nerf « qui répond aux stimuli magnétiques ». Mais il n’est pas clair comment ces cristaux peuvent répondre au champ magnétique et guider la navigation. Pour les cryptochromes, en revanche, l’implication de réactions biochimiques particulières (hypothèse des paires de radicaux) capables de faire percevoir le champ magnétique est envisagée. En termes simples, les animaux – et en particulier les oiseaux – ont dans leurs yeux des protéines sensibles à la lumière bleue ; grâce à elles, ils seraient capables de percevoir le champ magnétique et de s’orienter, selon un complexe système de réactions qui induit la formation de paires de radicaux dans les bâtonnets de la rétine. Des expériences avec des rouge-gorges et d’autres oiseaux migrateurs semblent confirmer cette hypothèse.
Selon certains chercheurs, des dépôts de fer sont également impliqués dans la magnétoréception, trouvés dans le bec de certains oiseaux (comme les pigeons voyageurs), mais là encore il n’y a aucune preuve du mécanisme physiologique, bien qu’ils soient considérés comme liés au cerveau via le nerf trijumeau.