La 'vision' chez les micro-organismes

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La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede JMP76 » 08 Mar 2019 10:49

Bonjour à tous,

J'ai relevé une expression dans un autre fil de discussion:
il a déjà les yeux plus grands que le ventre !
Qui me fait rebondir sur un problème jamais abordé:
Les micro-organismes sont très petits et ne sont qqfois pas loin des longueurs d'onde de la lumière (surtout leurs supposés yeux!.
Je ne vois pas trop quelle Physique peut décrire cela.

Ils se repèrent comment? Champs électriques, magnétiques, vibratiles, optiques (UV?), détection mouvements, ...? , ou sont complètement aveugles et suivent le mouvement brownien ou le pur hasard.
Avez-vous des idées?

Cordialement
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede michel17 » 08 Mar 2019 11:49

… je serai très prudent, mais je n'ai pas vu un rotifère "contourner" un obstacle, le plus souvent le changement de direction s'effectue parce qu'il y a eu "contact". Les yeux, quand ils existent, perçoivent sans doute plus la lumière que les formes. La perception de l'environnement direct est tactile… et sûrement chimique.
Cordialement
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede michel17 » 08 Mar 2019 17:15

Cordialement
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede Bernard-J » 09 Mar 2019 13:34

Bonjour,
De la "simple" perception de la lumière jusqu'à la création d'un organe de vision haute définition, c'est l'histoire d'une évolution fabuleuse !

La lumière est l'une des principale source d'énergie, mais aussi d'information. Si les microorganismes planctoniques sont sensibles à la lumière, ils n'ont pas une vision semblable à celle des organismes supérieurs. Etre sensible à la lumière signifie percevoir les différences d'intensité lumineuse et la direction du rayonnement. Cette perception permet aux microorganismes de se diriger vers la lumière pour capter son énergie grâce à des pigments photorécepteurs, ou de s'en éloigner si l'intensité des UV devient dangereuse - c'est la phototaxie positive ou négative.

De plus, les photorécepteurs vont informer l'organisme sur la longueur du jour et les changements saisonniers, impliquant par ex. le cycle nycthéméral de la migration verticale du plancton. Ce mouvement est d'une importance écologique capitale, car il constitue la plus grande migration de biomasse sur Terre, entraînant avec elle la moitié de la photosynthèse globale !

Les organes de perception lumineuse sont les stigma (eye-spots), mais pas seulement. Les chloroplastes sont aussi capables de "percevoir" l'intensité et la direction lumineuse, ce qui explique par ex. les mouvements des Clostridium -sujet déjà discuté sur ce forum. Même les hydres possèdent des protéines sensibles à la lumière à la pointe de leurs tentacules.

La lumière n'est pas la seule source d'information utilisée par les microorganismes pour se localiser de manière optimale dans la colonne d'eau. Certains protos et algues sont aussi sensibles à la gravité, par ex. les tetrahymenas et les euglènes présentent une gravitaxie négative. Les euglènes trouvent leur profondeur optimale par adéquation entre la phototaxie positive et la gravitaxie négative.
La vidéo suivante montre ces différentes taxies des euglènes: https://www.youtube.com/watch?v=bpEzfS45tBM

Bien entendu, il existe aussi de nombreux chimiotactismes. Les chimiotactismes positifs vers les sources de nourriture sont déjà présents chez les bactéries. Et comme tous les organismes vivants laissent des traces chimiques dans leur environnement, de nombreux microorganismes ont développé des moyens de percevoir et de réagir aux traces chimiques (kairomones) excrétées par leurs prédateurs. Les réactions vont de la fuite à des transformations morphologiques, mais c'est une toute autre histoire...
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede JMP76 » 10 Mar 2019 11:56

Bonjour à tous,

Merci pour vos réponses. L'article de Futura m'a paru trop compliqué au départ à cause de nombreux termes inconnus... Mais en faisant l'effort de le lire, il est en effet très intéressant et montre bien les différents phénomènes qui détectent la lumière. Je devine maintenant l'évolution qui a conduit à la naissance de l'oeil. Mais cela implique une certaine dimension. Et au niveau microbien, l'oeil ne peut pas exister ( dimensions trop proches de la longueur d'onde ?)

Cordialement
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede GeLe » 10 Mar 2019 15:00

Bonjour.

Et au niveau microbien, l'oeil ne peut pas exister ( dimensions trop proches de la longueur d'onde ?)


C'est vrai, mais voici deux articles que j'ai parcouru très rapidement ; Dans le premier il est question de gènes qui seraient sensibles à la lumière, dans le second la bactérie dans sa globalité serait un "stigma".

https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190227155811.htm

https://physicsworld.com/a/bacteria-act-as-tiny-lenses-to-move-towards-light/
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede Gérard-Breton » 10 Mar 2019 17:07

Bonjour Jean-Marie, tous,

@ JMP76. Ce n'es pas la longueur d'onde qui compte. Une démonstrations par l'absurde. France Inter émet (ou émettait ?) depuis Allouis en grandes ondes à 162 Khz, soit une longueur d'onde de 1852 m. Ton récepteur radio, en admettant qu'il date des années 50 et que ce soit un machin à lampes, mesure au plus 50 cm, soit un récepteur 3704 fois plus petit que la longueur d'onde de ce qu'il capte. Car ce qui compte, ce sont les photons, et là aucun problème, ils sont largement plus petits que le plus petit stigma du plus petit flagellé !
A chaque photon en mouvement est associé une onde (donc une longueur d'onde et une fréquence, pour une vitesse donnée, celle de la lumière dans notre cas), c'est la théorie quantique de la lumière développée par de Broglie.
Qu'on n'ait pas de quoi faire un oeil complexe (type vertébré ou type insecte) dans 1 µm3, c'est évident, mais les stigmas, ou tout autre partie photosensible de la cellule, perçoivent des photons, pas des ondes;

Bien cordialement

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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede GeLe » 10 Mar 2019 17:49

Ce n'es pas la longueur d'onde qui compte


Il y a sans doute une confusion avec le pouvoir de résolution du microscope optique.
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Re: La 'vision' chez les micro-organismes

Messagede Bernard-J » 10 Mar 2019 22:28

Merci pour ce fil et vos réflexions.
J'adore l'explication: longueur d'onde radio / grandeur du poste - superbe ! :D
Je pense que la confusion - s'il y en a une - provient de ce que les pigments photorécepteurs (chlorophylles, rhodopsine,etc..) ont tous un spectre d'absorption bien défini. La chlorophylle absorbe fortement à 430 nm,.. etc... Mais cela signifie que les photons absorbés possèdent des niveaux énergétiques bien définis.

Merci aussi pour les liens des publis concenant les bactéries captant la lumière. Vraiment intéressant. Il faut néanmoins distinguer le pigment photorécepteur qui capte l'énergie lumineuse pour permettre sa transformation en énergie chimique d'un système rudimentaire ou évolué permettant la "vision".

La première publi - très récente - décrit un troisième processus où la lumière influence l'activité de gènes et ainsi l'activité cellulaire. Évidemment, la lumière agit tout d'abord sur des protéines (cryptochromes) et non sur l'ADN directement.

Pour en revenir au sujet de ce fil, la "vision chez les microorganismes" , la deuxième publi est un super point de départ: une bactérie sphérique qui focalise la lumière provenant d'un côté sur son autre face, ce qui permet à la bactérie de déterminer la direction du flux lumineux.

Maintenant, il faudrait préciser ce que l'on entend par "vision" et "microorganismes".
Au-delà d'une perception de l'intensité et de la direction de la lumière possible chez certaines bactéries et unicellulaires eucaryotes comme les euglènes, la vision d'images par un oeil implique que l'information recue soit transmise à un système nerveux, un cerveau, même rudimentaire, qui doit être en mesure de traiter l'information et de provoquer une réaction.

La limitation est d'abord d'ordre biologique, et non physique.

Si les bactéries n'auraient clairement rien à faire d'un oeil, la situation est plus compliquée pour les unicellulaires eucaryotes.
Si le stigma des euglènes est bien connu, certains dinoflagellés possèdent un ocelloid, système optique avec lentille qui commence à ressembler à un oeil de vertébrés. Pour rappel, ces dinoflagellés sont des unicellulaires !
https://www.youtube.com/watch?v=kih8m3x-0eo

Ces dinoflagellés - sans système nerveux- n'analysent donc pas des images, mais des différences d'intensités, de directions lumineuses et de mouvements d'une manière plus sophistiquée que les euglènes.

La multicellularité des organismes permettra le développement de systèmes de vision plus complexes.
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