Journal n°102

Le caméléon séduit grâce à sa robe quantique

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Certaines cellules de la peau du reptile contiennent des nanocristaux permettant de produire et de modifier des couleurs vives et de se protéger contre la chaleur

Le caméléon, c’est connu, est capable de changer la couleur de sa peau en quelques minutes. Ce qui l’est moins, en revanche, c’est la manière dont il y parvient. Dans un article paru le 10 mars dans la revue Nature Communications, des biologistes et des physiciens genevois montrent que le reptile passe d’un camouflage efficace à une parure vive et colorée en modifiant l’alignement de cristaux microscopiques (en réalité nanoscopiques) contenus dans certaines cellules de son épiderme appelées les iridophores.

Optique quantique

Ce mécanisme, qui fait appel à des lois de l’optique quantique, a été révélé grâce aux compétences complémentaires des équipes de Michel Milinkovitch, professeur au Département de génétique et évolution et de Dirk van der Marel, professeur au Département de physique de la matière condensée, tous deux à la Faculté des sciences. Il permet au reptile mâle de séduire les femelles ou d’affronter des rivaux tout en lui conférant une protection thermique performante.

La couleur des caméléons dépend de plusieurs mécanismes. Les teintes comme le brun, le rouge et le jaune, par exemple, sont émises par des cellules contenant des pigments. Les couleurs plus vives, quant à elles, sont produites par les iridophores qui fonctionnent grâce à un phénomène d’interférence optique créé par des nanocristaux. Ces derniers, mesurant moins de 100 nanomètres, sont disposés dans les cellules en couches qui alternent avec du cytoplasme. Le millefeuille ainsi formé réfléchit sélectivement et de manière très efficace certaines longueurs d’onde.

Les chercheurs genevois ont découvert que les reptiles étudiés, des caméléons panthères mâles Furcifer pardalis, changent de couleur grâce à un réglage actif du maillage des nanocristaux. Lorsque le caméléon est calme, ceux-ci sont organisés en un réseau dense et réfléchissent les longueurs d’onde bleues. L’excitation provoque une relâche au sein des iridophores et permet la réflexion d’autres couleurs comme le jaune ou le rouge.

Protection thermique

Les auteurs de l’étude ont également démontré l’existence d’une seconde couche d’iridophores, plus profonde. Les cellules qui la composent contiennent des cristaux plus gros et moins bien organisés, réfléchissant une proportion importante des longueurs d’onde infrarouges. Cette couche agit comme une protection contre les effets thermiques dus à une exposition au soleil sous les basses latitudes.

Les chercheurs entendent désormais explorer les mécanismes cellulaires qui régissent le changement de maillage des nanocristaux ainsi que le développement des couches cristallines.