Ampoules de Lorenzini

Les ampoules de Lorenzini sont les organes sensitifs spéciaux présents sur les Chondrichthyes qui regroupent les élasmobranches et les chimères pouvant détecter des champs électromagnétiques autant que des gradients de la température.


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Système sensoriel - Anatomie humaine par système - Euselachii

Les ampoules de Lorenzini sont les organes sensitifs spéciaux présents sur les Chondrichthyes qui regroupent les élasmobranches (requins et raies) et les chimères pouvant détecter des champs électromagnétiques autant que des gradients de la température.

Historique

Stefano Lorenzini décrit en 1678 la présence de pores donnant sur des tubes transparents, localisés sur le pourtour de la bouche des squales. Il n'en devine néanmoins pas leur utilité. Le rôle sensoriel n'est établi qu'au XIXe siècle avec l'identification de connexions nerveuses issues de ces tubes et pénétrant le cerveau.

Au début du XXe siècle l'objectif des ampoules n'a pas été clairement compris et les expériences électrophysiologiques suggèrent une sensibilité à la température, à la pression mécanique et peut-être à la salinité. Ce n'est qu'en 1960 que les ampoules ont été clairement identifiées comme organe de récepteur spécialisé ressentant les champs électriques, par le biologiste R. Murray. Dans les années 1970, des champs électriques, de faible amplitude mais idéalement identifiables par ces récepteurs, ont été identifiés comme produits par des animaux dans l'eau de mer.

Chaque ampoule se compose d'un canal rempli d'un sorte de gelée s'ouvrant sur la surface par un pore dans la peau et se terminant dans un faisceau de petites poches pleines de cellules électroréceptrices. Les ampoules sont la majorité du temps groupées en paquets à l'intérieur du corps, chaque faisceau ayant des ampoules reliées avec différentes parties de la peau, mais préservant une symétrie gauche/droite. La longueur des canaux change selon chaque animal, mais la distribution des pores semble spécifique à l'espèce. Les pores se présentent comme des taches foncées sur la peau. Ils fournissent aux requins ainsi qu'aux raies un véritable sixième sens capable de détecter les champs électromagnétiques autant que des gradients de la température.

Détection des champ électromagnétique

Les ampoules détectent les champs électriques dans l'eau, ou plus exactement la différence entre la tension au pore de peau et la tension à la base des cellules électroréceptrices. Un stimulus positif du pore diminuerait le taux d'activité du nerf venant des cellules électroréceptrices tandis qu'un stimulus négatif de pore augmenterait le taux d'activité de ce même nerf.

Les requins peuvent être plus sensibles aux champs électriques que n'importe quel autre animal, avec un seuil de sensibilité aussi bas que 5 nV/cm. C'est 5/1.000.000.000 de volt mesuré dans une ampoule d'un centimètre de long. Puisque l'ensemble des créatures vivantes produisent un champ électrique lors des contractions de leurs muscles, il est facile d'imaginer que le requin peut capter les stimuli électriques faibles des contractions de muscle des animaux, surtout une proie. Les champs électrochimiques produits par une proie immobilisée sont suffisants pour obtenir une attaque de requins et de raies dans les réservoirs expérimentaux, par conséquent les contractions de muscle ne sont pas nécessaires pour attirer ces animaux. Le requin et les raies peuvent localiser une proie enterrée dans le sable, ou des dipôles électriques parcourus par un courant continu simulant la caractéristique principale du champ électrique d'une proie enterrée dans le sable.

Les champs électriques produits par les courants océaniques se déplaçant et le champ magnétique de la terre sont du même ordre de grandeur que les champs électriques que les requins et les raies sont capables de ressentir. Donc, les requins et les raies peuvent s'orienter avec champs électriques des courants océaniques, et emploient d'autres sources de champs électriques dans l'océan pour l'orientation locale. De plus, le champ électrique qu'ils induisent dans leurs corps en nageant dans le champ magnétique de la terre peut leur donner des indices au sujet de leur propre signature magnétique.

Détection de la température

Les ampoules peuvent aussi permettre au requin de détecter des changements de température de l'eau. Chaque ampoule est un groupe de cellules sensorielles contenant de multiples fibres nerveuses. Ces fibres sont enfermées dans un tube rempli de gelée qui a une ouverture directe sur la surface par un pore. La gelée est une substance basée sur une glycoprotéine présentant la même résistivité que l'eau de mer, et elle a des propriétés électriques identiques à un semi-conducteur, donnant la possibilité principalement aux changements de température d'être traduits en un signal électrique que le requin peut employer pour détecter des gradients de la température.

Répulsif électronique de requin

Le Dr. Græme Charter et M. Starkey Normand ont développé le “POD” (de l'acronyme anglais "Protective Oceanic Device", système de protection océanique), qui est le premier répulsif électronique de requin pour des plongeurs en scaphandre. En produisant un champ électromagnétique, le POD irrite l'ampoule de Lorenzini d'un grand requin blanc. Les cages à requins, qui ont habituellement protégé les plongeurs, sont encombrantes et complexes à mettre en œuvre, et peuvent nuire ou tuer le requin.

Notes et références

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