Les oiseaux auraient un sixième sens à base de physique quantique

Cela fait bien longtemps que les oiseaux fascinent la science pour des tas de raisons. On sait par exemple que certains de nos amis à plume possèdent, littéralement, un sixième sens qui les rend sensibles au champ magnétique; ils s’en servent notamment pour se repérer lors des migrations. Mais aujourd’hui, une nouvelle découverte en la matière a rendu le sujet encore plus intéressant. Il s’avère que ce sixième sens pourrait être basé sur la physique quantique !

Au fil des recherches menées sur les oiseaux depuis 1960, les scientifiques se sont rendus compte de plusieurs phénomènes concernant les oiseaux et le magnétisme. En 2018, ils ont identifié le lien entre une protéine de leur œil, le cryptochrome-4 dans ce papier, avant de trouver le lien avec la lumière elle-même quelques mois plus tard dans cette étude. Aujourd’hui, c’est une équipe de recherche composée de scientifiques des universités d’Oldenburg (Allemagne) et Oxford (Royaume-Uni) qui pousse la question encore plus loin dans ces travaux de haut vol publiés dans Nature.

Un magnétomètre dans les mirettes ?

Ils ont commencé par reproduire le fameux cryptochrome-4, pour l’observer de plus près; aujourd’hui, nous ne disposons pas encore des moyens techniques pour réaliser cette observation in vivo. . Verdict : comme attendu, celui que l’on trouve chez les oiseaux migrateurs est plus sensible au champ magnétique que celui des poules ou des pigeons. Mais ils ont aussi remarqué que ce cryptochrome-4 était capable de produire des neurotransmetteurs. Cela signifie qu’il peut donc envoyer des messages directement au cerveau du volatile.

La suite logique a donc été d’étudier la nature de cette réaction. Les chercheurs ont remarqué que le cryptochrome-4 a la particularité de posséder un nombre impair d’électrons. Dans chaque paire de cryptochrome-4, on aura donc deux électrons solitaires, qui vont former un duo avec des spins opposés. Oui, nous parlons bien d’un phénomène basé sur des particules individuelles !

Et c’est là que tout devient subtil. Le spin de ces deux électrons n’est pas stable et fluctue un million de fois par seconde. Plus précisément, le couple oscille en tandem : lorsqu’un possède un spin positif, l’autre en a un négatif. Mais surtout, pendant cette oscillation, les deux sont alignés pendant une fraction de seconde.

De la physiologie de haut vol

Pendant cet instant, les propriétés quantiques de ces deux électrons jouent un rôle déterminant. Les chercheurs se sont rendus compte que c’était à ce moment que la majorité des neurotransmetteurs étaient produits : c’est à ce moment que le cryptochrome-4 “parle” au cerveau. En fonction de l’orientation de l’oiseau dans le champ magnétique terrestre, le cryptochrome-4 va produire plus ou moins de neurotransmetteur et envoyer un message différent au cerveau. Cela implique qu’il existe chez les oiseaux migrateurs un lien entre le magnétisme et le cryptochrome-4 mais aussi qu’il y a une structure cérébrale capable d’interpréter ce signal.  L’objectif : le transformer en direction automatiquement, sans effort. Un peu comme notre cerveau transforme les données fournies par notre oreille interne pour savoir si nous sommes couchés, debout, ou la tête en bas. Conceptuellement, cette protéine agirait donc comme une petite boussole, qui réorienterait l’animal en fonction de la quantité de neurotransmetteur.

Pour en avoir le cœur net, il faudra désormais étudier la protéine chez un oiseau vivant. Et par la même occasion, trouver la structure cérébrale correspondante. Mais cela s’annonce particulièrement compliqué. Rappelons que le phénomène semble avoir lieu dans le monde quantique, où on s’intéresse à des électrons individuels – largement hors de portée de la physiologie traditionnelle. Le jeu en vaut cependant la chandelle, car les mécanismes de magnétoception sont encore très opaques. Le biologiste Henrik Mouritsen, l’un des auteurs de l’étude, en parle même comme du “dernier Saint-Graal de la biologie sensitive”.

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