Une protéine visuelle nouvellement identifiée permet aux libellules de détecter la lumière rouge foncé et proche infrarouge en utilisant un mécanisme étonnamment similaire à celui des yeux humains, un cas inattendu d’évolution parallèle avec des applications médicales potentielles, selon une nouvelle recherche de l’Université métropolitaine d’Osaka.
Les humains perçoivent les couleurs de la lumière grâce à une protéine appelée opsine dans l’œil.
Chez l’homme, trois types d’opsines – correspondant à la lumière bleue, verte et rouge – sont responsables de la vision des couleurs.
Parmi les insectes, les libellules ont une vision rouge inhabituellement forte.
Dans leur nouvelle étude, le professeur Mitsumasa Koyanagi de l’Université métropolitaine d’Osaka et ses collègues ont identifié une opsine de libellule qui détecte la lumière à environ 720 nm, ce qui se situe en dehors de l’extrémité rouge la plus profonde de notre spectre visible.
« C’est l’un des pigments visuels les plus sensibles au rouge jamais découverts », a déclaré le professeur Akihisa Terakita de l’Université métropolitaine d’Osaka.
« Les libellules peuvent probablement voir plus profondément dans la lumière rouge que la plupart des insectes. »
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que cela aiderait les libellules à identifier des partenaires appropriés.
Pour tester cette idée, ils ont mesuré la réflectance, la quantité de lumière réfléchie par une surface. Et chez les libellules, cette lumière réfléchie influence la façon dont elles se voient.
Les scientifiques ont découvert des différences significatives entre les libellules Asiagomphus melaenops mâles et femelles en termes de réflectance rouge à proche infrarouge, ce qui suggère que la détection de ces longueurs d’onde aide les mâles à distinguer rapidement les membres du sexe opposé pendant le vol.
« Étonnamment, le mécanisme par lequel l’opsine rouge des libellules détecte la lumière rouge est identique à celui de l’opsine rouge chez les mammifères, y compris les humains », a déclaré Ryu Sato, étudiant diplômé de l’Université métropolitaine d’Osaka.
« Il s’agit d’un résultat inattendu, suggérant que le même processus évolutif s’est produit indépendamment dans des lignées éloignées. »
Les auteurs ont également révélé des informations importantes qui pourraient aider à transformer cette découverte en applications concrètes.
Ils ont identifié une seule position clé dans la protéine qui contrôle sa sensibilité à la lumière.
Lorsqu’ils ont modifié cela, cela a poussé cette sensibilité encore plus loin, permettant à la protéine de répondre à la lumière proche de la plage infrarouge.
Ils ont conçu une version de la protéine qui réagit à des longueurs d’onde encore plus longues et ont montré que les cellules qui en sont équipées peuvent être activées par la lumière proche infrarouge.
Ces découvertes pourraient être utiles dans le domaine de l’optogénétique, qui utilise des protéines photosensibles activées par la lumière pour étudier des conditions médicales.
Comme l’opsine de libellule réagit à la lumière avec des longueurs d’onde plus longues, elle pourrait mieux fonctionner dans les tissus plus profonds.
« Dans cette étude, nous avons réussi à déplacer encore plus la sensibilité d’une opsine proche infrarouge modifiée des libellules Gomphidae vers des longueurs d’onde plus longues et avons confirmé que l’opsine proche infrarouge modifiée peut induire des réponses cellulaires en réponse à la lumière proche infrarouge », a déclaré le professeur Koyanagi.
« Ces résultats démontrent que cette opsine est un outil optogénétique prometteur, capable de détecter la lumière même en profondeur dans les organismes vivants. »
