La coquille saint-jacques? Un modèle de télescope…

saint jacque

 

Les mollusques ne sont pas réputés pour être les organismes les plus complexes du règne animal. Pourtant, comme vous allez le découvrir, la coquille Saint-Jacques a développé un organe incroyable de raffinement dont elle seule possède le brevet. Ce mollusque peut avoir jusqu’à 200 yeux, et chacun conçu de façon unique et complexe, à la manière d’un télescope. La plupart d’entre nous connaît les Saint-Jacques comme une délicatesse parmi les fruits de mer. Portant le nom latin de Pectus Maximus, la coquille Saint-Jacques est un mollusque de la famille des pectinidés dons font partie les pétoncles. Le nom de « coquille Saint-Jacques » provient à l’origine des pèlerins de Saint-Jacques-de-Compostelle qui accrochaient à leur veste une coquille pour se reconnaître. La coquille St Jacques est composée de deux parties : le muscle (appelé généralement « la noix ») et le corail (parties génitales, sachant que la Saint-Jacques est hermaphrodite et qu’elle peut s’autoféconder). La coquille Saint-Jacques vit généralement sur le sable ou s’enfouit sous le sable à des profondeurs le plus souvent comprises entre 10 et 50 m. Elle vit du nord de la Norvège au nord de l’Espagne. La noix de pétoncle est souvent appelée « coquille Saint-Jacques » car ces deux espèces sont de la même famille, mais certaines caractéristiques permettent de les différencier. Ce que l’on connaît moins en revanche, ce sont ses organes visuels. Depuis plus de 50 ans, on sait déjà que la coquille saint jacques possède jusqu’à 200 yeux répartis sur le bord interne de la coquille. Ce qui est incroyable, c’est que ce ne sont pas de simples lentilles, mais des miroirs cristallins concaves qui réfléchissent la lumière sur deux couches rétiniennes.

 

Comment ces miroirs sont conçus et comment l’information est transmise restent des points à éclaircir, mais grâce à une équipe de chercheurs on en sait davantage. En utilisant les méthodes modernes de microscopie à balayage électronique, ils ont découvert que chaque miroir est constitué de 20 à 30 couches de cristal composé de guanine. Le mot guanine vient de l’espagnol guano (excréments d’oiseaux marins et des chauves-souris), lui-même originaire du mot queschua hua nu ou wau, signifiant « fumier, excrément ». Selon le Dictionnaire de l’académie Française, la guanine est « ainsi nommée parce qu’on la trouve dans le guano ». En 1656, François Jaquin extrait d’écailles de poisson ladite molécule sous forme de complexes cristallins appelés G-quadruplexes. Dans l’industrie cosmétique, la guanine cristalline est utilisée comme additif dans de nombreux produits comme les shampooings afin de donner un effet irisé nacré. Ces cristaux sont aussi utilisés dans les peintures métalliques et les perles et plastiques simulés. Ils prodiguent un éclat chatoyant aux ombres à paupières et aux vernis à ongles. Des soins faciaux à base de guano de rossignol du Japon ont été utilisés au Japon et ailleurs, la guanine des excréments étant censée donner un ton clair et brillant désiré par les consommateurs. Les cristaux de guanine sont des plaquettes de forme losangent composés de plusieurs couches transparentes ayant un indice de réfraction élevé qui, partiellement, reflète et transmet la lumière d’une couche à une autre, produisant ainsi un éclat nacré. Elle peut être appliquée par pulvérisation, peinture ou trempage mais peut irriter les yeux. Ses alternatives sont notamment l’utilisation de mica, de perles de coquillage et de particules d’aluminium et de bronze. Inhabituels aussi, les miroirs ne sont pas seulement concaves, leur courbure est variable aux différents endroits de leur surface. C’est une structure complexe qui rappelle étrangement celle des télescopes modernes et leur technique d’optique adaptative. Les miroirs forment des images sur une rétine à deux couches, l’une couvrant le champ visuel central et l’autre le champ périphérique. Grâce à ce dédoublement, la coquille Saint-Jacques dispose d’un champ visuel d’environ 250 degrés, contre 180 pour les yeux humains. « Ce système de miroirs composés de cubes dans les yeux multiples ressemble de façon frappante aux miroirs segmentés des grands télescopes » pointent ces chercheurs.

 

 

L’optique adaptative est une technique qui permet de corriger en temps réel les déformations évolutives et non prédictives d’un front d’onde grâce à un miroir déformable. Elle utilise un principe similaire à l’optique active. Tout d’abord développée dans les années 1950, son domaine principal d’utilisation est l’astronomie mais commence à s’étendre à bon nombre d’autres domaines (fusion, médical, télécommunication). On commence à l’utiliser en ophtalmologie afin de produire des images très précises de la rétine. Lorsque l’optique adaptative est utilisée pour corriger des déformations lentes introduites non par l’atmosphère mais par l’instrument optique lui-même – effet du vent, de dilatation des matériaux, de la gravité, etc. – on parle plutôt d’optique active. Aujourd’hui la recherche est très active dans ce domaine, principalement autour de l’optique adaptative sur miroir liquide. La technique des miroirs liquides a récemment connu beaucoup de succès grâce à l’utilisation de ferrofluide permettant à un champ magnétique de contrôler la forme du miroir. Cette technique est notamment utilisée en astronomie par les télescopes terrestres pour corriger les observations d’étoiles entre autres. Si nous avons l’impression qu’une étoile scintille, ce n’est pas parce qu’elle émet de la lumière d’une façon non constante, mais en raison de la turbulence atmosphérique qui déforme l’image que nous en avons — et plus particulièrement une caractéristique du rayonnement lumineux appelé le front d’onde ou phase. En effet, une étoile, supposée ponctuelle dans le ciel visible, émet de la lumière à front d’onde sphérique qui, à l’échelle de la Terre (l’étoile étant à l’infini) est plan avant de traverser l’atmosphère. L’atmosphère est le siège de déplacement d’air (vent) qui crée des hétérogénéités de température et donc d’indice optique. Celles-ci sont essentiellement proportionnelles à celles des températures — voir le modèle de Gladstone-Dale. En optique adaptative, on utilise alors un analyseur de front d’onde pour estimer la perturbation due à l’atmosphère, puis l’on déforme un miroir (grâce à un système de pistons) de manière à compenser exactement cette perturbation. Ainsi l’image après réflexion sur le miroir est presque telle que s’il n’y avait pas eu de dégradation. Des techniques qui laissent songeur face aux techniques qu’utilise la coquille Saint-jacques…

 

 

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