Imaginez vos bras collés à presque tout ce qu'ils ont touché. Les humains n'ont à s'inquiéter de cela que dans des incidents malheureux impliquant de la colle folle. On pourrait penser, cependant, qu’une pieuvre souffrirait de membres trop attachés: leurs huit tentacules sont tapissés de centaines de ventouses tactiles qui changent de forme et sentent la nourriture. Alors, pourquoi ces bras ne se collent-ils pas ou ne finissent-ils pas en nœuds?
Contenu connexe
- Dix faits curieux sur les pieuvres
- Les bras de pieuvre coupés ont un esprit qui leur est propre
- La pieuvre mimique
«Il est étonnant que personne ne se soit jamais posé cette question», déclare Guy Levy, chercheur dans le laboratoire du neurobiologiste du poulpe Benny Hochner à l'Université nationale hébraïque de Jérusalem. Le problème des bras qui s'agglutinent et se nouent peut sembler ridicule d'un point de vue humain. Mais pour une pieuvre, c’est un exploit évolutif important du contrôle du mouvement.
Levy, Hochner et leurs collègues aux États-Unis et en Israël pensent avoir compris comment les poulpes le font. Selon leur étude publiée aujourd'hui dans Current Biology, la peau de poulpe produit un signal chimique qui permet de neutraliser les réflexes de la ventouse des tentacules. Chaque signal chimique peut aussi être propre à la pieuvre, ce qui empêcherait également ces organismes parfois cannibales de manger des morceaux de leurs propres bras.
Les scientifiques s'intéressent à ces animaux qui ressemblent à des extraterrestres, car ils ont le même cerveau que l'homme. Ces cerveaux sont composés de 200 millions de neurones et capables de résoudre des problèmes et de se mémoriser (et même de prédire les matchs de football importants). «Comprendre vraiment la vision du monde d'une pieuvre est essentiel pour comprendre quels sont les facteurs qui entrent dans la fabrication d'un gros cerveau», déclare Jennifer Basil, biologiste au Brooklyn College de CUNY, qui n'était pas affiliée à l'étude.
Le système nerveux de la pieuvre est très différent du nôtre: 300 millions de neurones périphériques s'étendent à travers leurs bras tentaculaires et facilitent les mouvements. Les pouces opposés sont formidables, mais ces tentacules préhensiles donnent aux poulpes une liberté de mouvement qui leur permet de s'emparer de nourriture, de se cacher dans de petits espaces et de voler les caméras des plongeurs.
Les ventouses qui tapissent les tentacules de Octopus vulgaris captent les signaux chimiques et sensoriels pour goûter essentiellement aux aliments potentiels. (Photo: © Ingo Arndt / Foto Natura / Images Minden / Corbis) «La pieuvre a un contrôle total sur ses bras, mais le contrôle est réparti entre le cerveau et les bras, qui sont dans une certaine mesure autonomes», explique Levy. Ainsi, lorsqu'un bras de pieuvre est coupé par accident ou lors d'une bagarre avec un prédateur, il reste actif pendant environ une heure - saisissant et retenant instinctivement tout ce qui le touche.
En raison de leur autonomie, les chercheurs ont considéré les bras de pieuvre amputés comme un moyen de répondre aux questions concernant la manière dont ces animaux cannibales reconnaissent leurs propres bras attachés (et non attachés) à des aliments potentiels.
Les chercheurs ont commencé par amputer humainement un bras de poulpes communs ( Octopus vulgaris ) dans leur laboratoire. «Ce n'est pas un événement traumatisant pour les poulpes», explique Levy, qui a effectué une grande partie du travail de laboratoire avec son collègue Nir Nesher. "Ils perdent des bras dans la nature plusieurs fois et continuent à se comporter normalement, et le bras repousse."
Les chercheurs ont mis une pieuvre et différents objets - bras amputés, écorchés, poissons, crevettes et boîtes de Pétri partiellement recouvertes de peau de pieuvre - dans un bac et regardaient ce qui se passait. Les bras amputés ne se sont jamais attachés à eux-mêmes ni n'ont saisi les bras de la pieuvre vivante dans le réservoir, évitant plutôt ses anciens ventouses voisines.
Les bras coupés se sont toutefois accrochés aux bras de pieuvre dépouillés et à la partie en plastique des boîtes de Pétri. Les chercheurs ont mesuré la force appliquée sur chaque objet et ont découvert que les bras ne portaient jamais de force saisissante sur la peau. Donc, quel que soit le signal qui empêche les réflexes d'attachement des ventouses, il doit provenir de la peau.
Une pieuvre se frotte les bras sur son propre bras fraîchement amputé, le caresse, mais ne saisit pas la peau. La pieuvre saisit le bras qui se balance seulement sur le site d'amputation, où la chair est exposée, et la maintient dans son bec sans la manger. (Vidéo: Biologie actuelle, Nesher et al.) La peau de pieuvre est incroyablement complexe. il comprend des cellules à changement de couleur appelées chromatophores, ainsi que des réseaux de signalisation chimique et des cellules nerveuses. Pour vérifier si un signal chimique pouvait être en jeu, ils ont barbouillé les sécrétions de peau de poulpe extraites et de peau de poisson sur différentes boîtes de Pétri, et les ont placées dans les cuves du poulpe avec les bras coupés.
Les forces exercées par les bras sectionnés sur les boîtes de Pétri contenant du mucus de poulpe étaient 10 fois moins importantes que celles d’une boîte de Pétri ordinaire et 20 fois moins qu’une boîte de Pétri contenant du mucus de poisson. Clairement, une sorte de produit chimique pour la peau transmettait le message: «Tentacles off!
Les signaux chimiques sont répandus en biologie, mais les chercheurs notent qu'il s'agit du premier signal chimique qui déclenche un comportement moteur qui ne descend pas dans la chaîne de commandement du cerveau. Ce signal empêche non seulement la créature de se nouer, mais empêche probablement aussi l'animal de manger ses propres bras sectionnés. Lors de tests en cuve, les pieuvres vivantes s'accrochaient parfois aux bras amputés, mais elles risquaient davantage de saisir un bras et de le manipuler comme s'il s'agissait d'un aliment s'il ne leur appartenait jamais.
La pieuvre place le bras dans sa bouche et la traite comme un aliment.Les signaux chimiques semblent uniques à l'animal, mais il faut approfondir la recherche pour déterminer le caractère unique de chaque signal et déterminer la recette du produit chimique. «Cette reconnaissance chimique de soi, en particulier dans un organisme aux appendices aussi libres, est essentielle à la compréhension du fonctionnement d'un animal comme celui-ci, car aucun autre animal de ce type n'existe, a déclaré Basil.
Leur corps unique et leur système nerveux périphérique ont également attiré l'attention des groupes de biorobotiques. Un certain nombre de laboratoires à travers le monde tentent de développer un robot à corps mou basé sur une pieuvre pouvant être utilisé avec du matériel médical pour aider à déplacer les patients dans des établissements de soins pour personnes âgées. Dans ce cas, le laboratoire israélien collabore avec un effort européen appelé STIFF-FLOP qui développe un bras de robot flexible basé sur le tentacule de la pieuvre pour aider à des chirurgies moins invasives.
"Un mécanisme comme celui que nous avons trouvé ici peut être d'une grande aide pour les ingénieurs", déclare Levy. Par exemple, on pourrait programmer un outil chirurgical semblable à un bras de poulpe pour éviter les obstacles par reconnaissance chimique, ou "si le manipulateur doit ramper dans les tuyaux de l'intestin, il peut être programmé pour éviter de manipuler les parois de l'intestin", suggère-t-il.
Les possibilités semblent infinies. Peut-être que des robots pieuvres pourraient même un jour explorer les profondeurs de nos océans… avec des tentacules qui ne collent pas, bien sûr.
Correction: une version précédente de cet article indiquait que le système nerveux périphérique de la pieuvre contient 300 nerfs au lieu de 300 neurones.
