Le mot "coquille Saint-Jacques" évoque généralement un muscle adducteur rond et juteux - un délice de fruits de mer. Il n’est donc pas bien connu que les pétoncles ont jusqu’à 200 petits yeux le long du manteau qui tapissent leur coquille. Les complexités de ces yeux de mollusque sont encore en train d'être dévoilées. Une nouvelle étude publiée dans Current Biology révèle que les yeux des pétoncles ont des pupilles qui se dilatent et se contractent sous l'effet de la lumière, ce qui les rend beaucoup plus dynamiques qu'on ne le pensait auparavant.
«Il est juste étonnant de constater combien nous découvrons à quel point ces yeux de pétoncle sont complexes et fonctionnels», déclare Todd Oakley, biologiste de l'évolution à l'Université de Californie à Santa Barbara.
L'optique des yeux de pétoncle est configurée de manière très différente de celle de nos propres organes oculaires. Lorsque la lumière pénètre dans l'œil de la coquille Saint-Jacques, elle traverse la pupille, un cristallin, deux rétines (distale et proximale), puis atteint un miroir composé de cristaux de guanine situés à l'arrière de l'œil. Le miroir incurvé reflète la lumière sur la surface intérieure de la rétine, où des signaux neuronaux sont générés et envoyés à un petit ganglion viscéral, ou un groupe de cellules nerveuses, dont le rôle principal est de contrôler l'intestin et le muscle adducteur de la pétoncle. La structure de l'oeil d'un pétoncle est semblable aux systèmes optiques que l'on trouve dans les télescopes avancés.
Pendant de nombreuses années, la physique et l’optique de l’œil pétoncle ont posé un problème épineux. "La rétine principale dans l'œil reçoit une lumière presque totalement floue car elle est trop proche du miroir", déclare Dan Speiser, scientifique en vision de l'Université de Caroline du Sud et auteur principal de la nouvelle étude. En d'autres termes, toute image sur la rétine proximale serait floue et floue. «Cela me semble tellement déraisonnable», dit Speiser.
La nouvelle étude éclaire ce mystère. Les chercheurs ont constaté que les élèves pétoncles sont capables de s’ouvrir et de se contracter, bien que leurs réponses pupillaires ne soient pas aussi rapides que les nôtres. Le diamètre d'une pupille de pétoncle change d'environ 50% au maximum et la dilatation ou la contraction peut prendre plusieurs minutes. Leurs yeux n'ont pas d'iris comme nos yeux et, au lieu de cela, les cellules de la cornée changent de forme en passant de minces et plates à grandes et longues. Ces contractions peuvent modifier la courbure de la cornée elle-même, ouvrant ainsi la possibilité que l'œil de la coquille Saint-Jacques puisse changer de forme et réagir à la lumière de manière à permettre la formation d'images plus nettes sur la rétine proximale.
«Cela change vraiment la capacité de cet œil et finalement de l'organisme de pouvoir avoir le type de résolution permettant de voir son environnement», déclare Jeanne Serb, scientifique en vision de l'Iowa State University.
Maintenant, Speiser s’efforce de comprendre si les coquilles Saint-Jacques sont capables de modifier la courbure du miroir et de l’œil dans son ensemble, ce qui lui permettrait d’ajuster encore davantage la netteté de l’image. "Les structures dynamiques des yeux ouvrent de nouvelles possibilités pour ce que vous pouvez faire avec un oeil à base de miroir comme celui-ci", a déclaré Speiser.
Les miroirs adaptatifs ne sont pas le seul mystère de l'œil pétoncle. «Il se trouve que les yeux de pétoncle ont trois fois plus d'opsins que nous, a déclaré Serb. Les opsines sont des protéines sensibles à la lumière présentes dans les cellules photoréceptrices de la rétine qui interviennent dans la conversion de la lumière en signaux électrochimiques. Les scientifiques ne savent pas si les 12 opsines de pétoncles sont exprimées dans chaque œil de pétoncle ou si les yeux se surspécialisent dans différents canaux du spectre visuel. Certaines opsines peuvent être exprimées dans la rétine proximale alors que d'autres se trouvent dans la rétine distale.
L'équipe serbe de l'État de l'Iowa étudie les opsins présents dans les coquilles Saint-Jacques, les palourdes et d'autres animaux. Les bivalves - des mollusques qui vivent à l'intérieur de deux coquilles en forme de coupe reliées par une charnière - ont évolué à plusieurs reprises sous une forme ou une autre. Certaines palourdes ont même des yeux composés, ou des yeux avec plusieurs unités visuelles, bien qu'ils diffèrent des yeux composés plus connus d'insectes. En étudiant les différents opsins en dehors des animaux, les Serbes peuvent mesurer leur absorption et, finalement, comprendre comment ils fonctionnent chez les différents animaux.
Les yeux ont probablement évolué au moins 50 ou 60 fois chez tous les animaux et, dans de nombreux cas, les fondements moléculaires de la vision - les protéines qui traduisent les signaux lumineux en signaux électriques - varient beaucoup. «La grande question évolutive pour moi est de savoir comment ces protéines évoluent pour échantillonner la lumière. Et ensuite, comment définir les différents types d’environnements lumineux dans lesquels les animaux peuvent se produire? », Demande Serbe. Elle pense que les opsins, dans la plupart des cas, sont réaffectés à une autre fonction de l'animal pour être utilisée dans les yeux.
Bien qu'il existe une diversité de morphologies oculaires et de photorécepteurs chez les animaux, les éléments constitutifs - les gènes qui contrôlent le développement des yeux - sont remarquablement similaires. Par exemple, Pax6 est un gène du développement essentiel au développement des yeux chez les mammifères et joue un rôle similaire dans le développement des yeux de pétoncle. Dans une récente étude préliminaire, Andrew Swafford et Oakley affirment que ces similitudes contredisent le fait que de nombreux types d'yeux pourraient avoir évolué en réponse au stress induit par la lumière. Les dommages ultraviolets entraînent des modifications moléculaires spécifiques contre lesquelles un organisme doit se protéger.
«Il était tellement surprenant que tous ces composants utilisés pour construire les yeux, et également utilisés pour la vision, remplissent ces fonctions de protection», déclare Oakley. Parmi les caractéristiques profondes de ces composants figurent des caractères génétiques qui déclenchent des réactions au stress induit par la lumière, tels que la réparation des dommages causés par le rayonnement UV ou la détection des sous-produits de ces dommages. Une fois que la série de gènes impliqués dans la détection et la réponse aux dommages causés par les rayons UV est exprimée ensemble, il peut alors s'agir simplement de combiner ces parties d'une nouvelle manière qui vous donne un œil, suggèrent les chercheurs.
«Le facteur de stress peut réunir ces composants peut-être pour la première fois», explique Swafford. «Ainsi, les origines des interactions entre ces différentes composantes menant à la vision sont plus imputables à ce facteur de stress. Et puis, une fois que les composants sont présents, qu’il s’agisse de pigments, de photorécepteurs ou de cellules de lentilles, la sélection naturelle agit pour les élaborer dans les yeux. "
Quelle que soit leur fabrication, les yeux Saint-Jacques ou pétoncle ont une fonctionnalité impressionnante, déformant leurs miroirs internes pour éclairer la lumière comme un télescope. Alors, la prochaine fois que vous dégusterez des coquilles Saint-Jacques à l'ail, essayez de ne pas imaginer les mollusques vous regardant.
