E26 Champs électriques et magnétiques

Topique

L'électroréception, c'est-à-dire la détection d'un champ électrique comme sens primaire, est présente chez les requins, les raies, les poissons électriques et certains amphibiens : les ampoules de Lorenzini de ces élasmobranches détectent ce champ électrique avec une extrême sensibilité, comparable à celle d'une pile domestique détectée à plusieurs kilomètres de distance. Cette même sensibilité extrême permet à l'élasmobranche de localiser ses proies enfouies dans le sable grâce au champ bioélectrique généré par les muscles et les nerfs de la proie. Le fait que cette proie enfouie génère un champ bioélectrique encore plus intense permet à l'élasmobranche de la localiser à une distance encore plus grande dans le sable.

Ce champ électrique dipolaire, présent dans l'eau salée qui entoure l'élasmobranche, décroît avec la distance beaucoup plus rapidement que la vitesse de la lumière ou du son, comme l'a établi un autre modèle de ce système. Par conséquent, la portée effective de l'électroréception est relativement courte chez la plupart de ces espèces. Cependant, cette même eau de mer dense et hautement conductrice permet même à un faible potentiel bioélectrique de produire un courant détectable par les ampoules de Lorenzini. Le fait que ce champ électrique dipolaire décroisse avec la distance encore plus rapidement que la vitesse de décroissance mentionnée au début de ce paragraphe implique que la portée effective de l'électroréception est donc encore plus courte.

Un poisson comme l'aptéronotide ou le mormyridé, en revanche, génère son propre champ électrique et détecte ensuite les perturbations qu'un objet proche produit sur ce même champ – une électrolocalisation active bien différente de l'électroréception passive initiale de ce modèle. Ce champ électrique auto-généré, déjà dipolaire, est déformé lors de son passage à proximité d'un objet conducteur ou diélectrique, et cette déformation est détectée par la différence de potentiel entre les ampoules de Lorenzini situées d'un côté du corps du poisson et celles du côté opposé, de manière comparable à la comparaison entre les deux côtés du corps établie par un autre modèle de ce système pour la localisation d'une source sonore. Cette même comparaison entre les deux côtés du corps du poisson lui permet d'atteindre une résolution spatiale extraordinairement fine concernant l'objet proche. Le fait que cet objet soit plus conducteur ou plus diélectrique signifie que, par conséquent, la distorsion du champ électrique du poisson est plus intense et plus facile à détecter entre les deux côtés de son corps.

Cette magnétoréception utilise cependant deux mécanismes très différents : un premier mécanisme mécanique, dans lequel un cristal de magnétite, au sein d'une cellule spécialisée, agit comme une boussole mécanique, s'alignant sur le champ magnétique terrestre et activant ainsi un mécanorécepteur du même organisme. Ce dernier établit alors un autre modèle de ce système par la même rotation. Un second mécanisme, purement chimique, implique qu'une paire d'électrons libres, au sein d'une molécule sensible à ce champ magnétique et présente dans l'œil de l'organisme, est affectée par le champ magnétique terrestre via sa propre chimie interne. Le fait que cet organisme utilise ce second mécanisme chimique plutôt que le premier, mécanique, signifie que sa magnétoréception dépend d'une réaction chimique sensible à ce champ magnétique, et non d'un cristal de magnétite en rotation mécanique à l'intérieur de celui-ci.

Ainsi, ce modèle, avec son électroréception et sa magnétoréception extrêmes, induit une tension électrique à travers le corps d'un poisson nageant dans le champ magnétique terrestre. Cette tension est détectable par les électrorécepteurs du poisson précisément parce que son amplitude typique se situe à la limite de résolution des ampoules de Lorenzini utilisées pour élaborer ce modèle. Cette même hypothèse expliquerait comment un requin ou une tortue marine peuvent utiliser le champ magnétique terrestre pour naviguer sur de vastes distances océaniques. Le fait que ce poisson nage à grande vitesse dans le champ magnétique terrestre signifie que la tension induite à travers son corps est donc plus importante et plus facile à détecter par ces électrorécepteurs.

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