Comment les différentes espèces animales voient-elles le monde ?

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

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

Mais surtout, l’histoire évolutive 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 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 la coauteure de l’étude, Erica Westerman, professeure assistante en 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. Collecter des données pour des centaines d’espèces vivant dans les habitats les plus variés est une tâche colossale, surtout si l’on tient compte du fait que les invertébrés et les vertébrés utilisent différents types de cellules dans leurs yeux pour convertir l’énergie lumineuse en réponses neuronales«.

Selon les chercheurs, la capacité des animaux à reconnaître 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 lumineux qu'une espèce animale peut percevoir. La professeure Westerman et son doctorant Matthew Murphy ont collecté des données portant sur 446 espèces animales issues de quatre phylums et ont découvert que les vertébrés et les invertébrés utilisent des opsines phylogénétiquement distinctes 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 à courte longueur d'onde, même si les habitats devraient permettre aux vertébrés de reconnaître des motifs similaires. Cette différence pourrait toutefois être due à des mutations génétiques stochastiques chez les vertébrés, susceptibles de restreindre le spectre lumineux qu'ils sont capables de 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 étudier les différences de structure de la rétine entre vertébrés et invertébrés, ou pour découvrir comment leurs cerveaux traitent différemment les informations visuelles. Ce sont des questions passionnantes«, conclut Murphy.

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