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Le Mercredi on Converge

[Le mercredi on converge] Y'a de l'électricité dans l'eau

 

Cette semaine, on débute par une petite devinette: Connaissez vous le point commun entre Michael Faraday, Alessandro Volta et Samuel Morse ?
Quel est leur point commun?

Ce sont certes trois grands scientifiques, physiciens de renom ayant participé de façon très significative aux avancées humaines en matière d’électricité respectivement en découvrant les champs électriques, en inventant la pile voltaïque et en brevetant le télégraphe électrique. Mais il en existe beaucoup d’autres de la même trempe (Benjamin Franklin, Thomas Edison…), alors pourquoi ceux-là précisément ? Eh bien malgré tous leurs efforts et tout leur mérite, ces trois braves bonshommes, pensant sans doute révolutionner le monde et prouver la supériorité de leur espèce, n’ont fait que se “ré”-approprier des phénomènes naturels déjà domestiqués depuis moult siècles par… des poissons! En effet, et c’est le sujet de l’article d’aujourd’hui, il existe des poissons dits « électriques » (vous connaissez certainement déjà la célèbre anguille) capables de produire et d’utiliser des champs ou des décharges électriques à des fins diverses et variées telles que : L’identification, la communication, la détection, la défense ou la prédation… tout un programme.

Comment ça marche ?

Commençons par les bases voulez vous ? Pour produire de l’électricité, nos amis poissons utilisent des « organes électriques » (très original…) situés à la surface de l’épiderme et composés de centaines de cellules spécialisées appelées « electrocytes ». Il s’agit de cellules syncytiales (possédant plusieurs noyaux) qui peuvent dériver de cellules nerveuses ou musculaires selon les espèces.


Organe électrique et électrocyte

Ces électrocytes possèdent la faculté de produire des potentiels d’action, ou PA (dépolarisation de membrane mettant en jeux des canaux ioniques). Jusque là rien d’exceptionnel puisque les neurones eux aussi en sont capables, ils les utilisent d’ailleurs pour transmettre les informations nerveuses d’un bout à l’autre du corps. Là où l’électrocyte innove c’est qu’il s’organise avec ses petits copains pour agir en série et en parallèle (comme dans nos bons vieux cours de techno de collège). L’arrangement en série permet la sommation de toutes les tensions des PA produits par l’organe et l’envoi d’une décharge électrique. Alors même si lors d’un simple PA la variation d’amplitude n’est que de +100mV, imaginez ce que peuvent donner des centaines de PA simultanés ! Croyez moi, ça peut faire très mal, vous le verrez par la suite. En ce qui concerne l’arrangement en parallèle, ce ne sont pas les tensions, mais les courants qui s’additionnent, permettant ainsi la création d’un champ électrique autour du corps de l’animal.

A quoi ça sert ?

Comme vous avez pu le lire plus haut, l’électrogenèse (production d’électricité) est utile au poisson dans moult domaines et particulièrement dans celui de la communication. En effet, non contents de les produire, les poissons électriques sont aussi capables de « sentir » les champs et décharges électriques, ainsi que leurs variations, aussi infimes soit-elles. Ils doivent ce « sixième sens » à des électrorecepteurs situés juste sous la peau et dérivant de la ligne latérale (une série de petits organes sensoriels permettant de ressentir les vibrations de l’eau, elle permet notamment aux poissons « d’entendre » et leur évite de se rentrer dedans quand ils nagent en banc).

Communication :

C’est ainsi que les poissons électriques envoient aux autres poissons passant à proximité d’infimes décharges dont la forme du signal électrique et la fréquence constituent un véritable message. La forme du signal (pulse ou vague), appelée EOD pour Electric Organ Discharge, indique à son interlocuteur, l’espèce, le sexe, l’âge et l’identité du poisson émetteur (car chaque individu possède sa propre forme de signal, un peu comme nous et notre voix). Ensuite, la fréquence du signal (nombre de pulse ou vagues émis en un temps donné), appelée SPI pour Sequence of Pulse Intervals, donne le message qui peut être destiné à alerter « fais gaffe, y’a un requin blanc juste derrière toi », apaiser « non je déconne il est parti », menacer « par contre ici c’est chez moi alors dégage avant que j’te colle ma nageoire dans la tronche » ou même faire la cour « t’as de belles écailles tu sais ». Cependant les formes de signal étant assez différentes selon les espèces, deux poissons d’espèces différentes auront affaire à quelques problèmes de compréhension…

 

 

Electrolocation :

Les poissons capables de communiquer par décharges électriques sont également capables de ressentir leur environnement proche par les champs électriques qu’ils produisent tout autour de leur corps (on estime qu’un poisson d’une vingtaine de centimètres de long peu produire un champ électrique d’environ un mètre de diamètre). Le principe est le suivant : Les charges de l'organe électrique du poisson sont répartie de façon asymétrique. Ainsi, il adopte les propriétés d'un dipôle et génère un champ électrique autour du poisson. Si un objet ou une créature de conductance différente de celle de l’eau entre dans celui-ci, elle va le déformer légèrement et cette déformation sera ressentie par le poisson. Ainsi les poissons électriques peuvent détecter les obstacles (si jamais ils veulent nager les yeux fermés ou par temps nuageux) ou savoir quand quelque chose les approche dans le dos.


Champ électrique de Momyrinae

Dans le même ordre d’idée on peut citer les chauves souris qui, elles, utilisent l’écholocation (avec des ondes sonores) pour naviguer en aveugle.

Défense et prédation :

Si la majorité des poissons électriques se contentent de produire de petites décharges, certains la jouent beaucoup plus offensif et font carrément péter le voltmètre. C’est le cas du poisson-chat du Nil (jusqu’à 100 volts), de la torpille (60 à 230 volts pour 30ampères d’intensité), et de l’anguille électrique (qui n’est pas véritablement une anguille mais plutôt un « poisson couteau », jusqu’à 600 volts pour 2 ampères d’intensité).

 
Malapterurus electricus, poisson chat électrique du Nil
 

Malapterurus electricus, poisson chat électrique du Nil


Torpedo panthera

Torpedo panthera, la torpille électrique

 

Electrophorus electricus, l'anguille électrique

Pour produire de fortes décharges c’est exactement le même principe que pour les petites mais en mettant en jeux plus de cellules (arrangées en série) et plus de canaux ioniques (sur la membrane des cellules, pour augmenter la dépolarisation). Voici maintenant le clou du spectacle, une vidéo scientifique très « old school » sur l’anguille électrique. Regardez la en entier vous allez vous marrer.

 

Evolution :

L’électrogenèse (ou « électrogénération » mais ça sonne quand même vachement moins classe) a émergé de façon indépendante chez au moins six groupes de poissons et concerne à la fois des espèces marines et des espèces d’eau douce. Il s’agit donc d’une belle convergence évolutive. Pour plus de détails cliquez sur l’image.


Phylogénie des poissons électriques au sein des deutérostomiens

Elucubrations scientifico-superhéroïques :

Mais imaginons un instant qu’il ne s’agisse pas d’une convergence évolutive, on peut toujours rêver... Vous voyez distinctement deux groupes de poissons se détacher, les chondrichtyens, cartilagineux, et les Téléostéens, osseux. Vous voyez aussi que les téléostéens sont plus proches parents des mammifères que des chondrichtyens. Alors laissons nous aller à penser que leur ancêtre commun (qui correspond au nœud juste en face de « poissons » sur le schéma), et donc l’ancêtre commun des chondrichtyens et de tous les sarcoptérygiens (tous les vertébrés osseux, dont nous) ait pu (putativement) posséder le réseau génétique nécessaire à la spécialisation des électrocytes. Selon ce scénario, il serait alors possible que ce réseau génétique existe encore chez nous, et soit en dormance, perdu quelque part, éparpillé sur nos chromosomes. Imaginons maintenant qu’un évènement quelconque amène au réveil de ce réseau, et à la réexpression de ces gènes dans les générations futures… Les humains de l’avenir possèderaient de nouveaux des électrocytes, capables de générer des décharges électriques surpuissantes ! A quoi est-ce que cela pourrait bien ressembler ? Je vais vous le dire : ce serai la grosse classe !

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(pour ceux qui n’auraient jamais ouvert un comix de leur vie, il s’agit d’Ororo Monroe, alias Storm des X-men)

Évidement, la probabilité qu’un tel truc arrive est à peu près aussi élevée que celle de voir de notre vivant un monde beau, rempli d’humains en paix, intelligents et cultivés, respectueux d’eux même et de leur environnement (là c’est carrément plus que de la science fiction). Mais si on n’a même plus le droit de s’évader dans ses propres pensées… à quoi bon ?

Références:

Page des publications de C.D Hopkins, de Cornell University (USA). ici
Electrical Perception and Communication, C.D Hopkins (2009), pdf
Apteronote, un site français sur les poissons faiblement électriques. ici

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