LE CRYPTOCHROME : LA BOUSSOLE DES ANIMAUX

Numan Erciyes

Les animaux tels que les papillons, les tortues et les oiseaux ont la capacité de percevoir le champ magnétique de la Terre et de s’orienter en conséquence. Les espèces migratrices profitent également du soleil, des étoiles et même des odeurs de la nature lorsqu’elles se déplacent d’un endroit à l’autre.

Les champs magnétiques et les pôles

Les études modernes se sont concentrées sur la manière dont les animaux perçoivent le champ magnétique terrestre et agissent en conséquence. Pour comprendre le fonctionnement exact des champs magnétiques, il faut examiner de plus près les « points polaires magnétiques » de la Terre.

Il est important de ne pas confondre les pôles géographiques et les pôles magnétiques. Au centre de la Terre, il existe une couche appelée « noyau interne » où toutes les substances sont à l’état fluide, comme dans les éruptions volcaniques. Des éléments volatils et fondus, tels que le nickel et le fer, forment un champ électrique magnétique au-dessus de la Terre. C’est également cette force qui permet à nos boussoles d’indiquer le nord. Au centre, le champ magnétique terrestre change sous l’effet de ces substances fluides. C’est pourquoi notre boussole n’indique pas toujours le « vrai nord », c’est-à-dire le nord géographique exact.

Au cours de la dernière décennie, le pôle magnétique terrestre a continué à se déplacer à un rythme d’environ 55 km par an. Le pôle nord magnétique, découvert au Canada en 1831, s’est déplacé de 2300 km et s’est approché de la Sibérie. Les scientifiques affirment qu’il y a environ 780 000 ans, les pôles magnétiques sud et nord actuels étaient exactement opposés. Bien que les pôles magnétiques se déplacent, le champ magnétique terrestre continue de fonctionner correctement. Il est impératif de protéger toutes les formes de vie sur Terre, car un champ magnétique équilibré protège notre planète des effets magnétiques des éruptions et des vents solaires.

Les effets du déplacement polaire

Une nouvelle carte magnétique de notre planète est publiée tous les cinq ans, car les pôles magnétiques se déplacent constamment. Ce phénomène n’affecte pas la plupart des gens au quotidien, mais il représente un défi pour les personnes et les véhicules qui utilisent une boussole. En raison de ce déplacement, une différence appelée « angle de déclinaison magnétique » se produit entre le pôle nord magnétique et le pôle nord géographique. Cet angle varie en fonction du lieu. Par exemple, au Canada, l’angle de déclinaison magnétique est de 13 degrés, alors qu’au Brésil, il est de 20 degrés. Afin de déterminer leur position exacte, les avions et les navires militaires et civils calculent manuellement ou automatiquement leur position en fonction de l’angle de déviation et naviguent en conséquence. Même si nous n’en sommes pas conscients, nos téléphones portables sont automatiquement mis à jour en fonction de cet étalonnage. En physique, la formule connue sous le nom de loi de Lenz, ou un outil appelé gaussmètre, peuvent être utilisés pour calculer le champ magnétique terrestre.

Les cryptochromes

Ce système complexe affecte la plupart des animaux vivant sur Terre, y compris les oiseaux, les insectes et les mouches des fruits. Si les pôles magnétiques changent constamment, comment les animaux trouvent-ils leur chemin ? La plupart des créatures utilisent des cryptochromes, un type de flavoprotéine qui affecte leur horloge biologique.

Le cryptochrome (CRY) [1] joue un rôle prépondérant à cet égard. Il a été prouvé que le cryptochrome-2, l’un des deux photorécepteurs du cryptochrome, joue un rôle déterminant dans la régulation du rythme de vie quotidien des êtres en réglant avec précision leur horloge biologique et en aidant certains animaux tels que les oiseaux migrateurs, les papillons royaux et les mouches des fruits à suivre avec précision leurs voies migratoires.

Des années de recherche menées par Steven Reppert et son équipe à la faculté de médecine de l’université du Massachusetts sur des mouches des fruits et des papillons ont révélé la fonction du cryptochrome-2.

Selon la recherche publiée dans la revue Nature en 2009 [2], Dr Reppert et son équipe ont découvert que les mouches ne pouvaient pas s’adapter à un nouveau champ magnétique sans aucune forme de cryptochrome, mais qu’elles ne pouvaient retrouver leur sensibilité à un champ magnétique qu’après la production de cryptochrome-2.

Au cours de l’étude, la structure génétique des mouches des fruits a été examinée et l’on s’est assuré qu’elles produisaient du cryptochrome-2.

S’adressant à la BBC, Dr Reppert a souligné qu’ils ont développé un système pour comprendre comment la perception du champ magnétique fonctionne chez les mouches des fruits. Ils ont cherché à répondre à la question suivante : si le cryptochrome-2 est transféré des animaux aux mouches, ces protéines peuvent-elles agir comme des capteurs magnétiques sous d’autres formes ? Ils ont découvert que l’être humain était l’option la plus efficace parmi tous les vertébrés pour produire du cryptochrome à cette fin. Leur expérience avec des papillons a donné les mêmes résultats. Ils ont observé que les mouches dépourvues de cryptochrome ne montraient aucun signe de détection des champs magnétiques jusqu’à ce que leur structure génétique soit modifiée pour produire une version humaine de la molécule.

Dans une autre expérience menée par des scientifiques, un groupe d’oiseaux migrateurs avait des pépites de fer, dont certaines étaient magnétisées pour brouiller le champ magnétique terrestre, attachées à leurs pattes. Il a été observé que les oiseaux munis de pépites magnétisées perdaient leur chemin de migration et que les oiseaux munis de pépites non magnétisées pouvaient naviguer aussi facilement qu’à l’accoutumée.

Bien entendu, les oiseaux ne pouvaient pas connaître ces calculs exacts que beaucoup de gens ne savent même pas. Les compétences en matière d’orientation sont « programmées » chez les oiseaux avant leur naissance, de sorte que même si le champ magnétique se déplace, ce merveilleux mécanisme animal les conduira toujours au bon endroit.

Les tortues marines caouannes

Dès leur éclosion sur la côte est de la Floride, les tortues de mer caouannes, Caretta Carettas, nagent dans la mer des Sargasses, migrent vers le cercle nord-atlantique, puis dans l’océan Atlantique. Les tortues nagent d’abord vers le nord-est en direction de l’Europe, puis vers le sud, et reviennent en Amérique du Nord après avoir passé 5 à 10 ans dans cette boucle migratoire chaude et riche en nutriments.

Dr. Kenneth Lohmann et son équipe de l’Université de Caroline du Nord ont voulu observer si les tortues de mer caouannes utilisaient les champs magnétiques régionaux pour trouver leurs voies de migration. Ils ont installé un mécanisme dans un grand réservoir d’eau muni de bobines afin de former des champs magnétiques multiples. 79 tortues nouvellement écloses ont ensuite été revêtues de gilets en tissu munis de fils reliés à un système de surveillance informatisé et laissées dans le même réservoir. Les tortues juvéniles ont été soumises à des champs magnétiques équivalents à ceux qui existent aux points critiques du cycle de l’Atlantique Nord, comme au nord de la Floride, au large du Portugal et à l’extrémité sud du cycle.

En conséquence, il a été observé que dans chaque champ magnétique simulé dans l’expérience, les tortues commencent à nager dans la direction opposée. Par exemple, lorsque le champ magnétique de la partie nord-est de la boucle a été appliqué, les animaux se sont dirigés vers le sud. Dans un environnement océanique réel, cette direction les maintient sur la bonne voie et leur évite de pénétrer dans des eaux glacées et de mourir d’hypothermie.

Comment les animaux font-ils cela ?

Plusieurs travaux de recherche ont montré que non seulement les oiseaux, mais aussi les chauves-souris, les fourmis, les renards, les cerfs et même les vaches ressentent les champs magnétiques.

Les animaux migrent généralement pour trouver des zones de reproduction, d’alimentation et de vie plus adaptées. Il est étonnant de constater qu’ils savent quelle direction prendre dès leur naissance. Comment décident-ils qu’un endroit où ils ne sont jamais allés leur convient le mieux ? Comment ont-ils appris à s’orienter ?

Il est étonnant d’observer ce système complexe et interconnecté entre le Soleil, la Terre et tous les êtres vivants qui la composent : si les rayons du Soleil sont nécessaires à la vie, ceux qui sont nocifs doivent être repoussés de la Terre à l’aide d’un champ magnétique, un champ qui est détecté par une protéine chez les animaux afin qu’ils puissent se rendre dans des endroits où ils pourront poursuivre leur vie.

Le cryptochrome humain

Les protéines cryptochromes sont également présentes dans le corps humain [3]. Le cryptochrome-2 est particulièrement fonctionnel et est davantage lié à l’ajustement du rythme biologique qu’à la perception du champ magnétique terrestre.

Dr. Aziz Sancar, professeur de chimie et lauréat du prix Nobel, a observé dans ses expériences sur les horloges circadiennes [4] que le pigment cryptochrome situé dans l’œil, la peau et une partie du cerveau régulait le rythme circadien des mammifères.

Actuellement, de nombreuses théories sont proposées et des expériences sont menées pour découvrir dans quelle mesure les êtres humains peuvent percevoir le champ magnétique terrestre.

Entre-temps, la sagesse qui sous-tend le déplacement constant du pôle magnétique terrestre attend d’être révélée.

Notes

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptochrome
2. Buchen, Lizzie. “Butterflies’ Migrational Timekeeper Found.” Nature, September 24, 2009.
3. Découvert entre 1996 et 1998 chez les humains par Aziz Sancar et ses collègues, le cryptochrome est l’un des quatre gènes qui règlent l’horloge circadienne chez la souris. Cette protéine fait également partie d’une famille de protéines dont la photolyase, l’enzyme de réparation de l’ADN, sur laquelle le professeur Aziz Sancar a travaillé tout au long de sa carrière scientifique.
4. Comportement rythmique et changements physiologiques qui ont un cycle de 24 heures et régulent les cycles diurnes et nocturnes des êtres vivants.
5. Attenborough, David. 1998. The Life of Birds, Princeton University Press Princeton, New Jersey.