Les humains perçoivent le monde qui les entoure avec cinq sens : la vision, l’ouïe, le goût, l’odorat et le toucher. De nombreux autres animaux sont également capables de détecter le champ magnétique terrestre. Depuis un specific temps, une collaboration de biologistes, de chimistes et de physiciens centrée dans les universités d’Oldenburg (Allemagne) et d’Oxford (Royaume-Uni) a rassemblé des preuves suggérant que le sens magnétique des oiseaux migrateurs tels que les rouges-gorges européens est basé sur une sensibilité spécifique à la lumière. protéines dans l’œil. Dans la présente édition de la revue Nature, cette équipe démontre que la protéine cryptochrome 4, trouvée dans la rétine des oiseaux, est sensible aux champs magnétiques et pourrait bien être le capteur magnétique tant recherché.



Le premier auteur Jingjing Xu, doctorant dans le groupe de recherche d’Henrik Mouritsen à Oldenburg, a fait un pas décisif vers ce succès. Après avoir extrait le code génétique du cryptochrome 4 potentiellement sensible au magnétisme chez des rouges-gorges européens migrateurs nocturnes, elle a pu, pour la première fois. Les groupes de Christiane Timmel et Stuart Mackenzie à Oxford ont ensuite utilisé un big éventail de procedures de résonance magnétique et de nouvelles strategies de spectroscopie optique pour étudier la protéine et démontrer sa sensibilité prononcée aux champs magnétiques.

L’équipe a également déchiffré le mécanisme par lequel cette sensibilité apparaît – une autre avancée importante. « Les électrons qui peuvent se déplacer dans la molécule après l’activation de la lumière bleue jouent un rôle vital », explique Mouritsen. Les protéines comme le cryptochrome sont constituées de chaînes d’acides aminés : robin cryptochrome 4 en possède 527. Peter Hore d’Oxford et le physicien d’Oldenburg Ilia Solov’yov ont effectué des calculs de mécanique quantique soutenant l’idée que quatre des 527 – connus sous le nom de tryptophanes – sont essentiels pour les propriétés magnétiques de la molécule. D’après leurs calculs, les électrons sautent d’un tryptophane à l’autre en générant des paires dites radicalaires qui sont magnétiquement sensibles. Pour le prouver expérimentalement, l’équipe d’Oldenbourg a produit des versions légèrement modifiées du cryptochrome rouge-gorge, dans lesquelles chacun des tryptophanes était à son tour remplacé par un acide aminé différent pour bloquer le mouvement des électrons.



En utilisant ces protéines modifiées, les groupes de chimie d’Oxford ont pu démontrer expérimentalement que les électrons se déplacent dans le cryptochrome comme prévu dans les calculs – et que les paires de radicaux générées sont essentielles pour expliquer les effets de champ magnétique observés.

L’équipe d’Oldenburg a également exprimé le cryptochrome 4 à partir de poulets et de pigeons. Lorsqu’elles sont étudiées à Oxford, les protéines de ces espèces, qui ne migrent pas. mais apparaissent nettement moins sensibles magnétiquement.

« Nous pensons que ces résultats sont très importants car ils montrent pour la première fois qu’une molécule de l’appareil visuel d’un oiseau migrateur est wise aux champs magnétiques », explique Mouritsen. Mais, ajoute-t-il, ce n’est pas une preuve définitive que le cryptochrome 4 est le capteur magnétique recherché par l’équipe. Dans toutes les expériences, les chercheurs ont examiné des protéines isolées en laboratoire. Les champs magnétiques utilisés étaient également additionally forts que le champ magnétique terrestre.  » Il reste donc à montrer que cela se passe dans les yeux des oiseaux « , souligne Mouritsen. De telles études ne sont pas encore techniquement possibles.

Cependant, les auteurs pensent que les protéines impliquées pourraient être significativement furthermore sensibles dans leur environnement natif. Dans les cellules de la rétine, les protéines sont probablement fixées et alignées, ce qui augmente leur sensibilité à la path du champ magnétique. De as well as, ils sont également susceptibles d’être associés à d’autres protéines qui pourraient amplifier les signaux sensoriels. L’équipe recherche actuellement ces partenaires d’interaction encore inconnus.

Hore dit « si nous pouvons prouver que le cryptochrome 4 est le capteur magnétique, nous aurons démontré un mécanisme fondamentalement quantique qui rend les animaux sensibles aux stimuli environnementaux un million de fois plus faibles qu’on ne le pensait auparavant ».