D12 Mesure du champ électrique corporel

Topique

Le champ électrique corporel du poisson est la grandeur que cette technique permet de mesurer, avec trois objectifs distincts : caractériser la décharge de l’organe électrique chez les poissons électrogènes, qu’elle soit faible ou forte ; cartographier la distribution spatiale de ce champ électrique autour du corps du poisson ; et détecter les perturbations que les objets présents dans l’environnement introduisent dans ce champ – le même phénomène d’électrolocalisation décrit dans un modèle précédent de cette collection sur la perturbation de l’électroréception. Cette même technique permet également d’étudier les champs bioélectriques passifs générés par tout poisson, même ceux qui ne sont pas électrogènes, en raison des courants ioniques traversant leur peau et leurs branchies.

Ce champ électrique corporel est mesuré à l’aide de réseaux d’électrodes de référence en argent et en chlorure d’argent, immergées dans l’eau à des distances connues du corps du poisson. La différence de potentiel électrique entre deux de ces électrodes donne la composante du champ électrique dans la direction reliant les deux électrodes : cette composante est égale à la différence de potentiel entre les deux électrodes divisée par la distance qui les sépare.

Pour cartographier le champ électrique corporel complet en deux ou trois dimensions, on utilise soit un réseau de nombreuses électrodes simultanément, soit une paire d'électrodes de référence déplacée systématiquement autour du corps du poisson. Dans les deux cas, les amplificateurs enregistrant la différence de potentiel doivent présenter une impédance d'entrée très élevée, supérieure à un milliard d'ohms, faute de quoi l'instrument de mesure lui-même perturberait le champ électrique mesuré.

La décharge de l'organe électrique des poissons électriques faibles, l'un des champs électriques corporels caractérisés par cette technique, présente des fréquences comprises entre cinquante et deux mille hertz selon l'espèce, et des tensions entre un et cent millivolts mesurées à proximité du corps du poisson. L'application de la même analyse spectrale que celle décrite dans le modèle précédent de cette série à cette décharge révèle sa fréquence fondamentale et ses harmoniques, caractéristiques à la fois de l'espèce et de l'individu qui les produit.

Lorsqu'un objet extérieur entre en contact avec le champ électrique corporel du poisson, la perturbation qu'il induit sur la décharge de l'organe électrique est mesurée en comparant le champ en présence de l'objet à celui en son absence : les objets conducteurs concentrent les lignes de champ, générant une perturbation positive, tandis que les objets résistifs les dispersent, générant une perturbation négative. Ceci permet au poisson de distinguer les propriétés électriques des objets qu'il détecte autour de lui.

Cette perturbation décroît avec le cube de la distance à l'objet, comme c'est le cas pour un champ à structure dipolaire, et cette chute brutale limite la portée de l'électrolocalisation du poisson à une ou deux fois la longueur de son corps. Ainsi, le même champ électrique corporel décrit au début de ce modèle comme la base de l'électrolocalisation en limite également la portée au voisinage immédiat du poisson.

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