Comment les différentes espèces animales perçoivent-elles le monde ?

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de l'Arkansas a récemment recueilli de vastes données sur des centaines d'espèces de vertébrés et d'invertébrés afin de mieux comprendre les particularités des systèmes visuels des différents animaux.

Les experts ont découvert que les animaux terrestres peuvent distinguer davantage de couleurs que leurs congénères aquatiques, tandis que les animaux adaptés aux habitats ouverts perçoivent un spectre de couleurs plus large que ceux vivant en forêt.

Mais c'est surtout l'histoire évolutive qui semble être un facteur clé déterminant quelles couleurs les différentes espèces animales peuvent voir. Les scientifiques ont ainsi découvert que les espèces invertébrées perçoivent des longueurs d'onde de lumière plus courtes que les vertébrés, ce qui s'explique par le développement différent de certaines de leurs cellules rétiniennes.

«Les scientifiques émettent depuis longtemps l'hypothèse que la vision des animaux a évolué de manière à s'adapter aux couleurs de la lumière présentes dans leur environnement«, explique Erica Westerman, coautrice de l'étude et professeure assistante de biologie à l'Université de l'Arkansas. «Mais cette hypothèse est difficile à prouver, et il reste encore tant de choses que nous ignorons sur la vision des animaux. Recueillir des données pour des centaines d'espèces vivant dans les habitats les plus divers est une tâche colossale, d'autant plus que les invertébrés et les vertébrés utilisent des types de cellules différents dans leurs yeux pour convertir l'énergie lumineuse en réponses neuronales«.

Selon les chercheurs, la capacité des animaux à percevoir et à traiter les informations visuelles dépend des longueurs d'onde et de l'intensité de la lumière dans certains environnements, ainsi que de la sensibilité d'un type de protéines rétiniennes appelées opsines, qui déterminent le spectre de lumière qu'une espèce animale peut voir. La professeure Westerman et son doctorant Matthew Murphy ont recueilli des données sur 446 espèces animales issues de quatre phylums et ont découvert que les vertébrés et les invertébrés utilisent des opsines phylogénétiquement différentes dans leurs rétines.

En raison de la différence physiologique entre les opsines ciliaires des vertébrés et les opsines rhabdomériques des invertébrés, ces derniers semblent mieux à même de percevoir la lumière de courtes longueurs d'onde, même si les habitats devraient permettre aux vertébrés de reconnaître des schémas similaires. Cette différence pourrait toutefois être due à des mutations génétiques stochastiques chez les vertébrés, susceptibles de limiter la plage de lumière qu'ils peuvent percevoir.

«Notre étude répond à certaines questions importantes, mais elle en soulève également d'autres qui pourraient nous aider à mieux comprendre encore la vision des animaux. Nous pouvons faire davantage pour examiner les différences dans la structure de la rétine des vertébrés et des invertébrés, ou pour découvrir comment leurs cerveaux traitent différemment les informations visuelles. Ce sont des questions passionnantes», a conclu Murphy.

L'étude a été publiée dans la revue Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences.