ou
quelques indications histophysiologiques sur les organes des sens que l’oiseau utilise, pour connaître sa position à un instant donné et la direction vers laquelle il doit aller.
Conférence proposée dans le cadre du 40e anniversaire du GONm
le 10 avril 2012 à Saint-Etienne du Rouvray (76),
par Claire DEBOUT, Maître de conférences à l’UCBN Caen, Groupe Ornithologique Normand
Résumé :
L’oiseau migrateur, quand vient la saison, sait se diriger vers le pôle au printemps ou vers l’équateur à l’automne indépendamment de l’hémisphère terrestre où il se trouve. Pour réaliser ce voyage il utilise un système GPS sophistiqué, basé sur la magnétodétection, comportant une carte lui donnant sa géolocalisation et une boussole lui donnant la direction à suivre.
Ces deux outils se situent d’une part dans le bec et, d’autre part, dans la rétine de l’œil, deux structures renfermant des magnétomètres moléculaires riches en particules ferriques ou riches en cryptopigments.
Des particules cristallines super-paramagnétiques disposées dans 6 zones du bec et orientables selon la direction du champ magnétique, vont donner une information sur la position de l’oiseau, qui sera transmise à son cerveau. Des cryptopigments intrarétiniens réagissant à l’excitation d’ondes lumineuses courtes (bleu-vert) et, dépendant de la direction et de l’intensité du champ magnétique, donneront à l’oiseau une perception du champ magnétique selon une image optique virtuelle permettant l’établissement d’une carte virtuelle qui se surajoutera aux perceptions classiques et qui sera lue par une zone cérébrale spéciale : un cortex de nuit, le cluster N. Le cluster N (cerveau antérieur) est fortement actif la nuit chez des migrateurs nocturnes comme le rougegorge et la fauvette des jardins, mais inactif chez des passereaux non migrateurs comme le Diamant mandarin et le Canari. Cette activité cérébrale est indépendante du mouvement et disparaît quand les yeux sont masqués. Le pipit farlouse, migrateur mixte de jour et de nuit, possède une zone cérébrale antérieure comparable au cluster N avec une forte activité nocturne mais aucune pendant le jour.
L’existence de ce cluster N fonctionnel suggère que l’oiseau est capable de détecter le champ magnétique terrestre, ce qui a été démontré autant chez les migrateurs nocturnes que chez les migrateurs mixtes (nocturnes et diurnes) comme le pipit des arbres. La détection du champ magnétique par le système basé sur les magnétomètres riches en fer (bec de l’oiseau) est utilisé par tous les oiseaux (migrateurs, sédentaires et aussi domestiques comme le poussin de la poule) pour leurs déplacements migratoires ou non.
Quelques références bibliographiques pour les curieux :
- - Wiltschko W, Wiltschko R (1972) Magnetic compass of European robins. Science 176: 62–64
- Wallraff, H. G. (1980). Olfaction and homing in pigeons: nerve-section experiments, critique, hypotheses. J. Comp. Physiol. 139, 209-224.
- Wiltschko, W., Wiltschko, R., Gruter, M. and Kowalski, U. (1987). Pigeon homing: early experience determines what factors are used for navigation. Naturwissenschaften 74, 196.
- Papi, F. (1991). Olfactory navigation. In Orientation in Birds (ed. P. Berthold), pp. 52-85. Basel: Birkhنuser.
- Sancar A (2000) Cryptochrome: the second photoactive pigment in the eye and its role in circadian photoreception. Annu Rev Biochem 69, 31–67.
- Matthew N. Williams, J. Martin Wild (2001) Trigeminally innervated iron-containing structures in the beak of homing pigeons, and other birds Brain Research 889, 243–246
- Kirschvink, J. L., M. M. Walker, and C. E. Diebel. (2001). Magnetite based magnetoreception. Curr. Opin. Neurobiol. 11, 462–467.
- Ritz T, Thalau P, Phillips JB, Wiltschko R, Wiltschko W (2004) Resonance effects indicate a radical-pair mechanism for avian magnetic compass. Nature 429, 177–180.
- Cochran, W. W., H. Mouritsen, and M. Wikelski. (2004). Migrating songbirds recalibrate their magnetic compass daily from twilight cues. Science. 304, 405–408.
- Mouritsen H, Ritz T (2005) Magnetoreception and its use in bird navigation. Curr Opin Neurobiol 15, 406–414.
- Mouritsen H, Feenders G, Liedvogel M, Wada K, Jarvis ED (2005) A night vision brain area in migratory songbirds. Proc Natl Acad Sci (USA) 102, 8339–8344.
- Wiltschko, R., and W. Wiltschko. (2006) Magnetoreception. Bioessays 28, 157–168.
- Muheim R, Moore FR, Phillips JB.(2006) Review Calibration of magnetic and celestial compass cues in migratory birds-a review of cue-conflict experiments. J Exp Biol 209(Pt 1):2-17
- A. Gagliardo, P. Ioalè, M. Savini and J. M. Wild. (2006) Having the nerve to home: trigeminal magnetoreceptor versus olfactory mediation of homing in pigeons The Journal of Experimental Biology 209, 2888-2892
- Gerta Fleissner & Branko Stahl & Peter Thalau & Gerald Falkenberg & Günther Fleissner (2007) A novel concept of Fe-mineral-based magnetoreception : histological and physicochemical data from the upper beak of homing pigeons. Naturwissenschaften 94 : 631–642
- Liedvogel M, Maeda K, Henbest K, Schleicher E, Simon T, et al (2007) Chemical Magnetoreception : Bird Cryptochrome 1a Is Excited by Blue Light and Forms Long-Lived Radical-Pairs. PLoS ONE 2(10): e1106. doi:10.1371/journal.pone.0001106
- Gabrielle A. Nevitt (2008) Sensory ecology on the high seas: the odor world of the procellariiform seabirds. The Journal of Experimental Biology 211, 1706-1713
- Ritz, T., R. Wiltschko, ., W. Wiltschko. (2009). Magnetic compass of birds is based on a molecule with optimal directional sensitivity. Biophys. J. 96, 3451–3457
- Falkenberg G, Fleissner G, Schuchardt K, Kuehbacher M, Thalau P, et al. (2010) Avian Magnetoreception: Elaborate Iron Mineral Containing Dendrites in the Upper Beak Seem to Be a Common Feature of Birds. PLoS ONE 5(2): e9231. doi:10.1371/journal.pone.0009231
- Ilia A. Solov’yov, Henrik Mouritsen, and Klaus Schulten (2010) Acuity of a Cryptochrome and Vision-Based Magnetoreception System in Birds. Biophysical Journal 99, 40–49
- Gagliardo, A., Filannino, C., Ioalè, P., Pecchia, T., Wikelski, M. and Vallortigara, G. (2011). Olfactory lateralization in homing pigeons: a GPS study on birds released with unilateral olfactory inputs. J. Exp. Biol. 214, 593-598.
- Tim Guilford, Susanne إkesson, Anna Gagliardo, Richard A. Holland, Henrik Mouritsen, Rachel Muheim, Roswitha Wiltschko, Wolfgang Wiltschko and Verner P. Bingman (2011) Migratory navigation in birds: new opportunities in an era of fast-developing tracking technology. J. Exp. Biol. 214, 3705-3712