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Évolution
Évolution et biodiversité des animaux électriques
Erik Harvey-Girard


Arbre phylogénique montrant la distribution des vertébrés capables d'électroréception (chaque espèce représentée). Adaptée de Rose, GJ. Insights into neural mechanisms and evolution of behaviour from electric fish. Insights into neural mechanisms and evolution of behaviour from electric fish. Nat Rev Neurosci. 2004 Dec;5(12):943-51.

L’électroréception est la capacité de détecter de faibles champs électriques. Ce sens exotique pour les humains est largement répandu chez les vertébrés (animaux avec une colonne vertébrale). On en retrouve plusieurs cas dans chaque classe de poissons : la lamproie chez les poissons sans mâchoire; les requins, les raies et les poissons-rats chez les poissons cartilagineux; les esturgeons, les spatullaires, les polyptères et les cœlacanthes; et chez les téléostéens, les mormyriformes et les gymnotiformes. On retrouve aussi des animaux électroréceptifs dans deux classes d’amphibiens (les salamandres et les céciliens) et même chez les mammifères (l’ornithorynque). L’électroréception semble être un trait ancestral des vertébrés puisqu’il est présent chez les lamproies et les poissons cartilagineux.

 

Cependant, la présence dispersée de l’électroréception dans divers groupes de vertébrés indique que l’électroréception a été « réinventée » un certain nombre de fois durant l’évolution. Une preuve particulièrement frappante d’évolutions indépendantes de l’électroréception est son existence chez les mormyriformes africains et les gymnotiformes sud-américains, deux ordres éloignés (ostéoglossomorphes et ostariophysés) des poissons osseux modernes (téléostéens), ainsi que dans le mammifère ornithorynque. Dans tous les cas, les ancêtres ne semblent pas avoir posséder la capacité d’électroréception. Les holostéens modernes, qui ont donné la lignée des téléostéens, comprenant les mormyriformes et les gymnotiformes, ne sont pas électroréceptifs. De même, les reptiles, ancêtres des mammifères, ne possèdent pas ce sens duquel aurait pu évoluer l’ornithorynque. Ainsi, les mormyriformes, les gymnotiformes et l’ornithorynque ont dû inventé de nouveau l’électroréception durant leurs évolutions.

 

De plus, dans chaque groupe d’animaux électroréceptifs, les organes responsables de l’électroréception possèdent des structures anatomiques et des propriétés uniques. D’un groupe à l’autre, les électrorécepteurs présents dans la peau présentent une grande variation de sensibilité (de 0,005µVcm-1 à 0,1mVcm-1), différentes réponses aux fréquences (courant presque continu é une fréquence de 1500 Hz) et des distributions très variables à la surface de la peau. Des structures et les fonctions qui diffèrent tant vont en faveur d’histoires d’évolution indépendantes (Voir 19e).

 

Tous les animaux électroréceptifs ont des électrorécepteurs ampullaires à la surface de leur peau, qui sont très sensibles et plus facilement excitables à basses fréquences (<30Hz). Les mormyriformes et les gymnotiformes ont aussi des électrorécepteurs tubéreux qui répondent à de faibles courants naturels de hautes fréquences (>50Hz) (Voir Électrorécepteur).

 

Les poissons électrogéniques, capables de produire un champ électrique, produisent des signaux électriques par leurs organes électriques qui consistent en colonnes de cellules musculaires modifiées (électrocytes). Mais encore une fois, ces structures et leurs fonctions diffèrent grandement d’un groupe de poissons à un autre.

 

Répartition géographique des poissons électrogénérateurs. Adaptée de Moller P. Electric Fishes: History and Behavior. Fish and Fisheries Series #17 (1995). Chapman and Hall.
Certaines espèces de poissons électrogéniques produisent de fortes décharges de centaines de volts pour assommer les proies, tandis que d’autres produisent de faibles décharges (quelques millivolts) utilisées comme signaux de communication et de localisation. Ces dernières espèces sont à la fois électrogéniques (productrices) et électroréceptives (réceptrices). Les espèces électrogéniques qui produisent de faibles décharges le font de deux façons : certaines espèces le font de façon intermittente (espèces à décharges pulsatives) qu’elles répètent au besoin pour « scanner » leur environnement, tandis que d’autres espèces produisent de façon périodique (espèces à décharges ondulatoires) et « scannent » continuellement leur entourage.

 

Chez les téléostéens, les poissons osseux, la répartition des espèces est intéressante. Ainsi, les mormyriformes se sont développés dans les eaux douces des lacs et rivières africaines, tandis que les gymnotiformes se sont développés en Amérique du Sud.

 

Références
Erik Harvey-Girard.  "Évolution et biodiversité des animaux électriques."  Apteronote. Ed. Erik Harvey-Girard. Ottawa: Mai 28, 2005. <  >

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