III-Comment fonctionne le mimétisme animal ?

 

Certaines espèces animales sont douées d’homocromie variable, elles peuvent donc changer d’apparence selon le milieu dans lequel elles vivent.

 

Cette habileté à changer de couleur met en œuvre trois mécanismes: tout d'abord, la perception du motif à reproduire, puis l'analyse de ces derniers et pour finir, la modification de la pigmentation.

 

1. La vision 

 

Pour reproduire un motif ou même une couleur, les animaux qui présentent la faculté de l’homochromie variable doivent compter sur un sens bien précis: la vue. En effet, l’animal doit être capable de distinguer les nuances de couleurs qu’il cherchera à imiter. Ces animaux possèdent donc un système de vision très développé. La vision joue donc un rôle fondamental dans le cas de l’homocromie variable.

 

    2. La structure de la peau 

 

Les unités permettant la coloration de la peau des animaux sont des cellules*

ou des organes neuromusculaires * (pour les céphalopodes).

Ces-derniers se situent dans le derme*et sont appelés chromatophores.

 

La peau des animaux est composée de différentes couches, qui ont chacune une fonction particulière. La peau du reptile (comme celle des céphalopodes) est structurée en deux grandes parties :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• L'épiderme, qui est constitué de trois couches :

 

 - La couche cornée est la première couche constituée entièrement de cellules mortes : appelées cornéocytes.

 - En dessous de la couche cornée se trouve la couche de malpighi qui contient des kératinocytes et qui produisent de la kératine. C'est cette protéine qui donne la dureté de la peau.

 - La dernière couche est la couche germinative, ses cellules assurent le renouvellement de l'épiderme.

 

• Le derme est lui aussi constitué de trois couches elles-mêmes composées de chromatophores (xanthophores; éritrophores; mélanophores) contenant des pigments. L’avant dernière couche est quant à elle composée de cellules réfléchissantes (iridophores).

 

- La première couche est celle des lipophores qui sont divisés en deux types de chromatophores : les xanthophores et les érytrophores.

 

o  Les xanthophores sont constitués de pigments de couleur jaune. Ces pigments sont des molécules appelées ptéridine. Elles absorbent les longueurs d'ondes comprises entre 380nm et 560nm. Les xanthophores vont donc renvoyer la lumière visible à partir de 560nm, ce qui correspond à la couleur jaune.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o  Les érytrophores sont des cellules aux pigments de couleur rouge, ces pigments sont des molécules de bêta-carotène. Elles absorbent la lumière visible entre 400nm et 520nm, les éritrophores renvoient donc une lumière jaune-orangée ou bien rouge.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On remarque que la ptéridine possède 5 doubles liaisons qui sont des liaisons conjuguées, alors que la molécule béta-carotène en possède 11. Ainsi malgré leur différence en terme de nombre de doubles liaisons, ces deux molécules absorbent environ les mêmes longueur d'onde. Ceci est dû aux atomes d'azote de la molécule de ptéridine qui sont des auxochromes*. C'est pour cela que c'est 2 pigments n'apparaissent pas de couleur identique même si les deux molécules absorbent des radiations dans la même partie de la longueur d'onde.

 

- La deuxième couche est constituée d'iridophores.

Les iridophores sont des cellules particulières ­­car elles ne contiennent pas de pigment, elles sont composées de fines lames de guanine* provenant de la destruction d’acides aminés*.

À la lumière, elles génèrent des couleurs iridescentes* par la diffraction de la lumière

sur l'empilement de plaques.

L'orientation du schemochrome détermine la nature de

la couleur observée.

En utilisant les biochromes comme filtres colorés, les iridophores

créent un effet d’optique : l’effet Tyndall.

 

 

- La dernière couche est composée de mélanophores. Les mélanophores sont des cellules contenant des pigments noirs appelés mélanine (qui absorbe toutes les longueurs d’ondes). Les mélanophores disposent de plusieurs branches permettant le déplacement de la mélanine dans le derme pour cacher les autres chromatophores et donc faire varier l’intensité des pigments.

 

La mélanine a donc 3 stades de répartition :

 

-La mélanine reste concentrée autour du noyau de la cellule, elle est donc placée sous tous les autres pigments. La mélanine laisse par conséquent le champ libre à la lumière qui passe par tous les chromatophores (lipophores et iridophores). Ainsi, le caméléon a une couleur verte.

-La mélanine cache seulement les iridophores. Elle laisse donc passer la lumière partiellement n’exposant alors que les lipophores. La couleur des lipophores et de la mélanine variant du jaune au rouge est alors perçue.

- La mélanine cache les autres pigments et ne fait passer la lumière que par elle. C’est pourquoi une couleur noire apparait.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La mélanine joue donc un rôle primordial et fondamental dans la perception de la couleur de ces animaux.

 

   3. Le système nerveux et hormonal 

 

Chez les animaux à homochromie variable, deux systèmes permettent la répartition de la mélanine entre les chromatophores.

Il s’agit du système nerveux et du système hormonal.

 

Quand nous parlons de mimétisme, le système nerveux est composé de deux fibres différentes :

 

·  Les fibres sympathiques, qui provoquent la contraction des mélanophores : la mélanine est alors regroupée au centre de la cellule (sous forme de boule presque invisible) ce qui permet l’éclaircissement de la peau. De plus, lorsque la cellule centrale se contracte, elle laisse apparaître les iridophores.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                       Chromatophores contractés d’un poulpe après l’action des fibres sympathiques

 

 

· Les fibres parasympathiques, quant à elles, provoquent la dilatation de la mélanine dans les mélanophores. En se dilatant, les pigments se disperseront dans le chromatophore qui aura donc une teinte plus sombre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                        

 

Les messages nerveux sont très rapides et sont provoqués par vague. Ils sont déclenchés selon plusieurs facteurs, comme l’humeur, la situation dans laquelle se trouvent les animaux concernés (face à un danger par exemple) ou bien à la vue de leur environnement.

 

Le système hormonal, lui, agit plus lentement, car il faut du temps pour que les hormones se dispersent dans tout le corps à l’aide des vaisseaux sanguins.

 

Dans l’homochromie variable, il y a trois hormones en jeu :

 

· La MSH est une hormone sécrétée par l’hypophyse*. Celle-ci produit des

neuro-hormones qui vont provoquer la sécrétion d’hormones. Ces

neurohormones sont activées par des capteurs sensoriels (la vue par exemple).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ce schéma nous montre que la MSH disperse la mélanine dans les mélanophores. C’est donc une fois sécrétée que la MSH se fixe sur les mélanophores grâce à leurs récepteurs. Ainsi, si la cellule reçoit une grande quantité de MSH, la mélanine se dispersera beaucoup plus et par conséquent, la peau de l'animal sera plus foncée.

 

· L’adrénaline est une hormone sécrétée par les glandes surrénales, par l’action des nerfs sympathiques. Elle sera diffusée comme toute autre hormone dans le sang. L’adrénaline (à l’inverse de la MSH), concentre la mélanosome (équivalente à la mélanine). De ce fait, la peau paraîtra plus claire.

 

· La mélatonine est une hormone sécrétée par l’épiphyse (glande endocrine). Elle n'agit pas directement sur les mélanophores mais intervient dans le changement de couleur puisqu'elle stoppe l'effet du MSH sur celle-ci. Grâce à cette hormone, l’animal deviendra plus clair et de couleur plus vive.

 

 

Les chromatophores, et plus particulièrement les mélanophores sont les cellules cibles de ces hormones. Elles ont pour rôle de déclencher la contraction ou le relâchement des petits muscles entourant ces cellules et libérant ainsi les pigments. C’est cela qui fait que l’on voit plus ou moins une couleur. Le système nerveux et le système hormonal sont donc complémentaires.