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La boussole du pigeon faite de billes en fer dans l'oreille ?

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Découverte étonnante, tous les oiseaux auraient des billes de fer dans l'oreille, précisément dans les cellules ciliées du vestibule et de la cochlée. Leur rôle reste incertain, mais elles pourraient intervenir dans la magnétodétection, ce sens qui permet aux pigeons de s'orienter grâce au champ magnétique terrestre.

Ces cellules de l’oreille interne d’un pigeon ont été colorées de manière à faire ressortir le fer en bleu. Les billes riches en fer, mises en évidence par Mattias Lauwers, sont clairement visibles à la base des stéréocils. Il n’y en a qu’une seule par cellule. © IMP

De nombreux oiseaux, à l'image des pigeons voyageurs, utilisent le champ magnétique terrestre pour se diriger durant leurs longs déplacements. Ce fait est aujourd'hui accepté par tous les experts. En revanche, les mécanismes entrant en jeu sont loin de faire l'unanimité. Deux informations, faisant avancer la compréhension de ce phénomène ont cependant été publiées en 2012. La première précise que le bec des pigeons n'est pas une boussole puisqu'il n'est pas innervé en six points par des neurones riches en fer, comme l'a affirmé une étude parue en 2007. La seconde avance que 53 cellules nerveuses seraient impliquées dans le traitement des informations géomagnétiques, toujours chez le pigeon.

Cette deuxième étude a également identifié un autre système sensoriel qui interviendrait dans la perception du champ magnétique terrestre : le système vestibulaire siégeant dans les oreilles. Son rôle dans l'équilibre et dans la perception des mouvements est bien connu chez l'Homme, les rongeurs et les oiseaux. Cependant, Mattias Lauwers de l'institut de Pathologie moléculaire de Vienne (IMP) vient de faire une découverte qui différencie les volatiles des deux autres groupes, tout en donnant du poids à l'influence de l'oreille interne dans la magnétodétection.

De l'avis même du chercheur, il est surprenant que cette découverte n'ait pas été réalisée plus tôt : les cellules ciliées de l'oreille interne des oiseaux contiennent toutes des billes riches en fer ! Ce fait vient d'être rapporté dans la revue Current Biology

Représentation schématique d’une cellule ciliée de l’oreille interne d'un pigeon. Une bille de fer a été colorée en bleu pour indiquer sa position avec précision, sous les stéréocils. Il est fortement probable qu’elle soit impliquée dans la détection du champ magnétique terrestre, mais cela reste à confirmer. © IMP

Des billes de fer dans l'oreille, mais rien qu'une seule par cellule

Durant cette étude, les scientifiques ont prélevé des oreilles internes chez des passeriformes (ou passereaux), des psittaciformes (ordre renfermant les perroquets), des colombiformes (dont l'unique famille contient les columbidés), des ansériformes (taxon incluant les canards), des galliformes (ou gallinacés) et enfin, chez des struthioniformes (dont les autruches sont les plus illustres représentantes). Elles ont ensuite été coupées en série, colorées, puis observées avec des microscopes optiques ou électroniques à transmission.

Qu'elles soient situées dans le vestibule ou la cochlée, toutes les cellules ciliées contenaient un seul et unique grain sphérique riche en fer de 300 à 600 nm de diamètre, et au même endroit, dans la plaque cuticulaire. Il s'agit d'une zone riche en microfilaments qui se situe à l'apex des cellules sensorielles, et qui sert notamment à l'ancrage des stéréocils sensibles aux mouvements. Les observations laissent par ailleurs penser que ces sphères se composent de granules de ferritines (des protéines stockant du fer), ou du moins de molécules s'en approchant.

Cette découverte renforce l'hypothèse impliquant l'oreille interne dans la magnétodétection chez les oiseaux. Le champ magnétique terrestre pourrait faire bouger ces structures, causant alors l'émission puis la transmission au cerveau d'un signal électrique. Toutefois, il est encore trop tôt pour tirer des conclusions fermes. En effet, les grains pourraient n'être que de simples réserves de fer, ou des structures servant à la stabilisation des stéréocils. Des expériences complémentaires sont donc requises pour confirmer leur rôle... mais la coïncidence est troublante. 

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