Le mot « pétoncle » évoque généralement un muscle adducteur rond et juteux – un délice de fruits de mer. On ignore donc que les coquilles Saint-Jacques possèdent jusqu’à 200 petits yeux le long du bord du manteau qui tapisse leur coquille. Les complexités de ces yeux de mollusques 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 en réponse à la lumière, ce qui les rend beaucoup plus dynamiques qu’on ne le pensait auparavant.
« C’est tout simplement surprenant de voir tout ce que nous découvrons sur la complexité et la fonctionnalité de ces yeux de pétoncles », déclare Todd Oakley, biologiste de l’évolution à l’Université de Californie, Santa Barbara.
L’optique des yeux de pétoncles est configurée très différemment de nos propres organes oculaires. Lorsque la lumière entre dans l’œil du pétoncle, elle passe par la pupille, une lentille, deux rétines (distale et proximale), puis atteint un miroir fait de cristaux de guanine à l’arrière de l’œil. Le miroir incurvé réfléchit la lumière sur la surface intérieure des rétines, où des signaux neuronaux sont générés et envoyés à un petit ganglion viscéral, ou un groupe de cellules nerveuses, dont la principale fonction est de contrôler l’intestin et le muscle adducteur de la coquille Saint-Jacques. La structure de l’œil du pétoncle est similaire aux systèmes optiques que l’on trouve dans les télescopes avancés.
Pendant de nombreuses années, la physique et l’optique de l’œil du pétoncle ont posé un problème de perplexité. « La rétine principale de l’œil reçoit une lumière presque totalement non focalisée parce qu’elle est trop proche du miroir », explique Dan Speiser, spécialiste de la vision à 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 non focalisée. « Cela me semble tellement déraisonnable », dit Speiser.
La nouvelle étude apporte un éclairage sur ce mystère. Les chercheurs ont découvert que les pupilles des 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 de la pupille d’une coquille Saint-Jacques varie d’environ 50 % au maximum, et la dilatation ou la contraction peut prendre plusieurs minutes. Leurs yeux n’ont pas d’iris comme les nôtres, mais les cellules de la cornée changent de forme, passant de mince et plate à haute et longue. Ces contractions peuvent modifier la courbure de la cornée elle-même, ouvrant la possibilité que l’œil du pétoncle puisse changer de forme et répondre à la lumière d’une manière qui permette de former des images plus nettes sur la rétine proximale.
« Cela change vraiment la capacité de cet œil et, en fin de compte, de l’organisme à être capable d’avoir le type de résolution nécessaire pour voir son environnement », explique Jeanne Serb, spécialiste de la vision à l’université d’État de l’Iowa.
Maintenant, Speiser cherche à comprendre si les pétoncles sont capables de modifier la courbure du miroir et de l’œil dans son ensemble, ce qui lui permettrait d’ajuster encore plus la focalisation de l’image. « Les structures dynamiques des yeux ouvrent de nouvelles possibilités pour ce que vous pouvez faire avec un œil basé sur un miroir comme celui-ci », explique Speiser.
Les miroirs adaptatifs ne sont pas le seul mystère de l’œil du pétoncle. « Il s’avère que les yeux de pétoncle ont trois fois plus d’opsines que nous », dit Serb. Les opsines sont des protéines sensibles à la lumière présentes dans les cellules photoréceptrices de la rétine qui assurent la conversion de la lumière en signaux électrochimiques. Les scientifiques ne savent pas si les 12 opsines des pétoncles sont exprimées dans chaque œil de pétoncle ou si les yeux se spécialisent dans différents canaux du spectre visuel. Certaines opsines peuvent être exprimées dans la rétine proximale tandis que d’autres sont dans la rétine distale.
L’équipe de Serb à l’Iowa State étudie les opsines chez les pétoncles, les palourdes et d’autres animaux. Les bivalves – des mollusques qui vivent à l’intérieur de deux coquilles en forme de coupes assorties reliées par une charnière – ont évolué plusieurs fois vers une forme d’œil. Certaines palourdes ont même des yeux composés, ou des yeux comportant plusieurs unités visuelles, bien qu’ils diffèrent des yeux composés plus connus des insectes. En étudiant les différentes opsines à l’extérieur des animaux, Serb peut mesurer leur absorption et finalement comprendre comment elles 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 assez fortement. « Pour moi, la grande question de l’évolution est la suivante : comment ces protéines évoluent-elles pour échantillonner la lumière ? Et ensuite, comment deviennent-elles spécifiques aux différents types d’environnements lumineux dans lesquels les animaux peuvent évoluer ? demande Serb. Elle pense que les opsines, dans la plupart des cas, sont réaffectées d’une autre fonction au sein de l’animal pour être utilisées dans les yeux.
Bien qu’il existe une diversité de morphologies oculaires et de photorécepteurs chez les animaux, les blocs de construction – les gènes qui contrôlent le développement des yeux – sont remarquablement similaires. Par exemple, Pax6 est un gène de développement essentiel au développement de l’œil chez les mammifères, et il joue un rôle similaire dans le développement des yeux des pétoncles. Dans une récente préimpression de l’étude, Andrew Swafford et Oakley soutiennent que ces similitudes ne permettent pas de conclure que de nombreux types d’yeux pourraient avoir évolué en réponse à un stress induit par la lumière. Les dommages causés par les ultraviolets provoquent des changements moléculaires spécifiques contre lesquels un organisme doit se protéger.
« Il était tellement surprenant de constater qu’à chaque fois, tous ces composants utilisés pour construire les yeux, et également utilisés dans la vision, ont ces fonctions protectrices », dit Oakley. Dans l’histoire profonde de ces composants se trouvent des traits génétiques qui déclenchent des réponses au stress induit par la lumière, comme la réparation des dommages causés par les rayons UV ou la détection des sous-produits des dommages causés par les UV. Une fois que la suite de gènes impliqués dans la détection et la réponse aux UV endommagés sont exprimés ensemble, alors il peut être juste une question de combiner ces parties d’une nouvelle manière qui vous donne un œil, les chercheurs suggèrent.
« Le facteur de stress peut rassembler ces composants peut-être pour la première fois », dit Swafford. « Et donc les origines des interactions entre ces différents composants qui conduisent à la vision sont davantage attribuables à ce facteur de stress. Et une fois que les composants sont là, qu’il s’agisse de pigments, de photorécepteurs ou de cellules du cristallin, la sélection naturelle agit pour les élaborer en yeux. »
Quelle que soit la façon dont ils ont été fabriqués, les yeux des pétoncles ont une fonctionnalité impressionnante, déformant leurs miroirs internes pour mettre la lumière au point comme un télescope. Alors la prochaine fois que vous dégusterez des coquilles Saint-Jacques à l’ail, essayez de ne pas imaginer que les mollusques vous regardent fixement.
