Tétrachromacy

La tétrachromatie est la condition de posséder quatre canaux indépendants pour transmettre des informations de couleur, ou possédant quatre types de cellules coniques dans l’œil. Les organismes avec tétrachromacy sont appelés tétrachromates.

Dans les organismes tétrachromatiques, l’espace des couleurs sensorielles est quadridimensionnel, ce qui signifie que pour faire correspondre l’effet sensoriel des spectres arbitrairement choisis de la lumière dans leur spectre visible, il faut des mélanges d’au moins quatre couleurs primaires.

La tétrachromatie est démontrée chez plusieurs espèces d’oiseaux, de poissons, d’amphibiens, de reptiles, d’insectes et de certains mammifères. C’était la condition normale de la plupart des mammifères dans le passé; un changement génétique fait que la majorité des espèces de cette classe finissent par perdre deux de leurs quatre cônes.

Physiologie
L’explication normale de la tétrachromatie est que la rétine de l’organisme contient quatre types de récepteurs de lumière de haute intensité (appelés cellules cônes chez les vertébrés par opposition aux cellules souches, qui sont des récepteurs de lumière de plus faible intensité) avec différents spectres d’absorption. Cela signifie que l’animal peut voir des longueurs d’onde supérieures à celles de la vue d’un être humain typique, et peut être capable de distinguer des couleurs qui, pour un humain normal, semblent être identiques. Les espèces ayant une vision des couleurs tétrachromatique peuvent avoir un avantage physiologique inconnu sur les espèces rivales.

Exemples
Poisson
Le poisson rouge (Carassius auratus auratus) et le poisson zèbre (Danio rerio) sont des exemples de tétrachromates, contenant des cellules coniques sensibles à la lumière rouge, verte, bleue et ultraviolette.

Des oiseaux
Certaines espèces d’oiseaux, telles que le pinson zébré et les Columbidae, utilisent la longueur d’onde ultraviolette 300-400 nm spécifique à la vision des couleurs tétrachromatiques comme outil lors de la sélection du partenaire et de la recherche de nourriture. Lors de la sélection pour les partenaires, le plumage ultraviolet et la coloration de la peau montrent un haut niveau de sélection. Un oeil d’oiseau typique répondra aux longueurs d’onde d’environ 300 à 700 nm. En termes de fréquence, cela correspond à une bande au voisinage de 430-1000 THz. La plupart des oiseaux ont des rétines avec quatre types spectraux de cellules coniques qui sont supposés médier la vision des couleurs tétrachromatiques. La vision des couleurs des oiseaux est encore améliorée par la filtration des gouttelettes d’huile pigmentée qui se trouvent dans les photorécepteurs. Les gouttelettes d’huile filtrent la lumière incidente avant qu’elle n’atteigne le pigment visuel dans les segments externes des photorécepteurs.

Les quatre types de cônes, et la spécialisation des gouttelettes d’huile pigmentée, donnent aux oiseaux une meilleure vision des couleurs que celle des humains. Cependant, des recherches plus récentes suggèrent que la tétrachromie chez les oiseaux ne fournit aux oiseaux qu’un spectre visuel plus large que celui des humains (les humains ne peuvent pas voir la lumière ultraviolette, 300-400 nm), tandis que la résolution spectrale (la sensibilité aux nuances) .

Insectes
Les insectes butineurs peuvent voir des longueurs d’onde que les fleurs reflètent (allant de 300 nm à 700 nm). La pollinisation étant une relation mutualiste, les insectes butineurs et certaines plantes ont co-évolué, les deux augmentant la gamme de longueurs d’onde: en perception (pollinisateurs), en réflexion et en variation (couleurs des fleurs). La sélection directionnelle a conduit les plantes à afficher des quantités de plus en plus variées de variations de couleur s’étendant dans l’échelle des couleurs ultraviolettes, attirant ainsi des niveaux plus élevés de pollinisateurs.

Mammifères
Renne
Dans les régions où vit le renne, le soleil reste très bas dans le ciel pendant de longues périodes. Cela signifie que la lumière est dispersée de telle sorte que la majorité de la lumière qui atteint les objets est bleue ou UV. Certaines parties de l’environnement absorbent la lumière UV et, par conséquent, les rennes sensibles aux UV, semblent être noirs, ce qui contraste fortement avec la neige. Ceux-ci incluent l’urine (indiquant des prédateurs ou des concurrents), les lichens (une source de nourriture) et la fourrure (comme possédé par des loups, des prédateurs de renne). Bien que les rennes ne possèdent pas d’opsine UV spécifique, des réponses rétiniennes à 330 nm ont été enregistrées, médiées par d’autres opsines. Il a été suggéré que les rayons UV sur les lignes électriques sont responsables de l’évitement de ces structures car « … dans l’obscurité ces animaux [les rennes] voient les lignes électriques non pas comme des structures passives, mais plutôt comme des lignes de lumière scintillantes terrain. »

Humains
Singes, Vieux monde les singes, et les humains ont normalement trois types de cellules coniques et sont donc des trichromates. Cependant, à de faibles intensités lumineuses, les bâtonnets peuvent contribuer à la vision des couleurs, ce qui donne une petite région de tétrachromie dans l’espace chromatique; la sensibilité des cellules souches humaines est la plus grande à une longueur d’onde bleu-vert.

Chez l’homme, deux gènes pigmentaires de cônes sont présents sur le chromosome X: les gènes opsin classiques de type 2 OPN1MW et OPN1MW2. Il a été suggéré que les femmes (qui possèdent deux chromosomes X) pourraient posséder plusieurs pigments de cellules coniques, peut-être nés comme des tétrachromates complets qui ont quatre types de cellules coniques fonctionnant simultanément, chaque type ayant un modèle spécifique de réponse aux différentes longueurs d’onde de la lumière. gamme du spectre visible. Une étude a suggéré que 2-3% des femmes du monde pourraient avoir le type de quatrième cône dont la sensibilité culmine entre les cônes standard rouge et vert, donnant, théoriquement, une augmentation significative de la différenciation des couleurs. Une autre étude suggère que jusqu’à 50% des femmes et 8% des hommes peuvent avoir quatre photopigments et une discrimination chromatique accrue par rapport aux trichromates. En 2010, après 20 ans d’étude de femmes avec quatre types de cônes (tétrachromates non-fonctionnels), le Dr. Gabriele Jordan, neuroscientifique, a identifié une femme (sujet cDa29) capable de détecter une plus grande variété de couleurs que les trichromates. tétrachromate (ou vrai tétrachromate).

La variation des gènes du pigment cône est répandue dans la plupart des populations humaines, mais la tétrachromatie la plus répandue et la plus prononcée proviendrait des femelles porteurs d’anomalies pigmentaires rouges / vertes, habituellement classées comme «daltonisme» (protanomalie ou deutéranomalie). La base biologique de ce phénomène est l’inactivation X des allèles hétérozygotes pour les gènes pigmentaires rétiniens, ce qui est le même mécanisme qui donne à la majorité des singes femelles du monde nouveau une vision trichromatique.

Chez les humains, le traitement visuel préliminaire se produit dans les neurones de la rétine. On ne sait pas comment ces nerfs répondraient à un nouveau canal de couleur, c’est-à-dire s’ils pouvaient le manipuler séparément ou simplement le combiner avec un canal existant. L’information visuelle quitte l’œil par le biais du nerf optique; on ne sait pas si le nerf optique a la capacité de réserve pour gérer un nouveau canal de couleur. Une variété de traitement d’image final a lieu dans le cerveau; on ne sait pas comment les différentes zones du cerveau réagiraient si elles étaient présentées avec un nouveau canal de couleur.

Les souris, qui n’ont normalement que deux pigments de cône, peuvent être conçues pour exprimer un troisième pigment de cône, et semblent présenter une discrimination chromatique accrue, en s’opposant à certains de ces obstacles; Cependant, les affirmations de la publication originale sur la plasticité dans le nerf optique ont également été contestées.

Les humains ne peuvent pas voir la lumière ultraviolette directement parce que la lentille de l’œil bloque le plus de lumière dans la gamme de longueur d’onde de 300 à 400 nm; les longueurs d’onde plus courtes sont bloquées par la cornée. Les cellules photoréceptrices de la rétine sont sensibles à la lumière ultraviolette proche, et les personnes sans lentille (une condition connue sous le nom d’aphakie) voient la lumière ultraviolette proche (jusqu’à 300 nm) comme bleu blanchâtre, ou pour certaines longueurs d’onde, violet trois types de cônes sont à peu près également sensibles à la lumière ultraviolette; Cependant, les cellules de cônes bleus sont légèrement plus sensibles.

La tétrachromacy peut également améliorer la vision dans un faible éclairage.