Le rat-taupe d’Ansell réagit à l’absence du champ magnétique terrestre : une découverte surprenante

L’étonnant rat-taupe d’Ansell (Fukomys anselli) compte parmi les créations les plus intrigantes de l’évolution : mi-saucisse duveteuse, mi-Nemesis de Resident Evil.

Cet animal social et rondelet « voit » les champs magnétiques grâce à ses yeux presque aveugles. Il s’en sert pour se diriger dans les galeries souterraines qu’il creuse lui-même sur des kilomètres : aucun autre mammifère, hormis l’être humain, n’en construit de plus longues.

De nouveaux travaux révèlent à quel point ce rat-taupe est sensible au magnétisme : il présente des signes de stress lorsque le champ magnétique terrestre, qui lui sert de guide, disparaît presque entièrement. Une réaction que comprendront les amateurs de films catastrophe.

Comment le rat-taupe d’Ansell perçoit-il le champ magnétique ?

Cette remarquable sensibilité magnétique reste mal comprise. Une équipe dirigée par des neurobiologistes de l’Institut Max Planck de neurobiologie du comportement a donc employé une nouvelle méthode pour cartographier le cerveau des rats-taupes et observer la réaction de leurs neurones aux variations du champ magnétique.

« Nous montrons ici, à notre connaissance pour la première fois, qu’un mammifère présente une réaction d’évitement active face à l’absence de champ magnétique », expliquent les scientifiques dans une prépublication mise en ligne sur bioRxiv.

La navigation magnétique a surtout été étudiée chez les oiseaux migrateurs, capables de parcourir d’immenses étendues terrestres et maritimes. Certains mammifères y sont toutefois sensibles eux aussi.

Fait intriguant, des recherches antérieures de l’Institut Max Planck indiquent que même les chiens et certains primates possèdent dans les yeux une molécule qui, chez les oiseaux, semble réagir aux champs magnétiques lorsqu’elle est stimulée par la lumière.

Les études consacrées aux zones cérébrales impliquées dans la perception magnétique chez les mammifères se sont néanmoins limitées à une seule espèce, le rat-taupe d’Ansell, qui vit sous terre, précisent les chercheurs.

De précédents travaux ont aussi révélé un phénomène étrange : anesthésier localement la surface des yeux de ces animaux les empêche de construire leurs nids dans la direction qu’ils privilégient, sans pour autant leur retirer leur capacité limitée à percevoir la lumière.

Une carte du cerveau face aux variations magnétiques

L’équipe a mis au point un procédé d’imagerie reposant sur un traitement chimique qui rend transparents les cerveaux des rats-taupes, afin d’en créer une carte en 3D, ou atlas cérébral.

Pour vérifier la précision de cet atlas, les scientifiques ont ensuite injecté un traceur fluorescent dans les yeux de rats-taupes vivants. Ils ont ainsi marqué les voies neuronales et les connexions structurelles du circuit cérébral visuel, puis les ont superposées à leur atlas.

Lors des expériences menées en Allemagne, les animaux ont été exposés à un champ magnétique variable (CMF) et à un champ hypomagnétique proche de zéro (HMF). L’intensité de ce dernier représentait environ 2 % de celle du champ magnétique terrestre dans le pays.

Toutes les 30 secondes, le CMF changeait soit uniquement d’orientation, soit à la fois d’orientation et d’intensité. Sa force variait entre 20 et 70 fois celle du champ proche de zéro.

À la surprise de l’équipe, c’est en présence du HMF que la réponse cérébrale a été la plus forte et la plus étendue. Autrement dit, l’absence de stimulus s’est révélée être le stimulus le plus marquant.

Chez les rats-taupes exposés au HMF, l’activité augmentait dans des régions cérébrales associées au stress, à l’anxiété et à la peur. Parmi elles figurait l’amygdale, une structure en forme d’amande également liée à la prise de décision et au traitement des émotions.

Les chercheurs s’attendaient pourtant à ce que la quasi-absence de champ magnétique produise un état neutre, comparable peut-être à celui d’une personne contemplant une carte routière avec perplexité. Elle a au contraire déclenché une activité cérébrale ressemblant à une réaction de stress.

« À partir des schémas d’activation neuronale indiquant un état proche du stress induit par l’exposition au HMF, nous avons émis l’hypothèse que les rats-taupes perçoivent l’absence de champ magnétique comme désagréable et adoptent par conséquent un comportement d’évitement actif face au HMF », écrivent les chercheurs.

Une seconde expérience a donné les mêmes résultats.

Les rats-taupes ont été placés dans un parcours rectiligne où l’équipe a créé une anomalie magnétique locale, en faisant varier l’intensité du champ selon la position de l’animal. Ils ont passé nettement moins de temps près d’un objet installé dans la zone où le champ était proche de zéro. Doubler l’intensité du champ n’a pas produit cet effet.

Des questions persistantes sur la perception magnétique

La manière dont les rats-taupes détectent les champs magnétiques demeure toutefois une question ouverte.

Elle l’est peut-être même plus que jamais : un article récemment publié dans la revue iScience ne rapporte aucune preuve de l’existence, dans les yeux des rats-taupes, des récepteurs à base de magnétite naturellement magnétique qui étaient supposés s’y trouver, tels de petits aimants naturels.

Autre élément qui complique le tableau, les nouveaux travaux associent la perception magnétique des rats-taupes à un vaste ensemble de régions et de circuits cérébraux, plutôt qu’à un simple centre neuronal comparable à un « aimant de réfrigérateur ».

Le nouveau procédé d’imagerie utilisé dans cette étude pourrait néanmoins servir de cadre à de futures recherches sur la perception magnétique chez les rats-taupes et d’autres animaux, peut-être même chez un très, très grand nombre d’espèces.

L’étude révèle aussi un point important : les champs magnétiques proches de zéro pourraient ne plus constituer des conditions témoins utiles pour de telles recherches, en particulier chez les rats-taupes, car ils risquent de stresser les animaux testés.

« En résumé, nous présentons des éléments indiquant que les rats-taupes perçoivent l’absence du champ magnétique terrestre », écrivent les chercheurs.

« Nous montrons que la suppression de ce stimulus environnemental normalement constant, le champ magnétique terrestre, active des circuits cérébraux liés au stress et déclenche un comportement d’évitement actif. »

Si l’évolution avait emprunté une autre voie, les vestiges de récepteurs magnétiques évoqués plus haut dans les yeux des primates auraient-ils pu se développer et permettre aux humains de trouver chaque matin le chemin du travail en suivant le champ magnétique de notre planète, avec la même mauvaise volonté ? Qui sait.

« Nos résultats démontrent que le champ magnétique terrestre constitue un stimulus sensoriel biologiquement significatif chez les mammifères », conclut l’équipe.

L’étude n’a pas encore été évaluée par des pairs, mais une prépublication est disponible sur bioRxiv.

Les faits présentés dans cet article ont été vérifiés par Rebecca Dyer, qui en a également assuré la révision. Malgré le soin que nous apportons à notre travail, nous restons humains. Si vous repérez une erreur, merci de nous la signaler.