Les bactéries magnétotactiques (MTB) sont des bactéries capables de se déplacer en suivant un champ magnétique, le champ magnétique terrestre notamment. En fait ce qui les rend sensibles à ces champs magnétiques ce sont les magnétosomes, aussi appelés aimants biologiques.
Image en microscopie électronique d'une bactérie magnétotactique
a. La chaîne de magnétosomes (flèche) produit un moment dipolaire magnétique qui permet
à la cellule de s'orienter dans les champs magnétiques ambiants. N et S
représentent les pôles nord et sud de ce dipole magnétique.
b. Différentes morphologies de magnétosomes retrouvés dans diverses MTB
Les magnétosomes sont de petites organelles dotées d’une membrane dans lesquelles s'accumulent des cristaux de magnétite.
Des études récentes sur ces bactéries suggèrent
qu’une trentaine de gènes au moins est impliquée dans ce processus.
Image en microscopie électronique d'un cristal de magnétite isolé de cerveau humain.
(Source: Kirschvink et al. PNAS 89: 7683-87, 1992)
Les bactéries synthétisent la magnétite à partir du fer qu'elles
trouvent dans leur environnement. On sait que non seulement des
bactéries, mais aussi des poissons, des oiseaux et d'autres espèces
comme les chauve-souris savent accumuler le fer présent sous forme de
sel dans leur environnement et le convertir en magnétite. Et c'est
précisément grâce à la magnétite présente dans les magnétosomes de leur
cerveau que ces animaux sont capables de s’orienter et de se repérer
dans l'espace.
Un
des questions importantes qui se posent à l’heure actuelle est de savoir par
quel mécanisme ces particules magnétiques pourraient convertir les champs
magnétiques en signal exploitable par le système nerveux central. Pour le
moment on ne sait rien de précis. Une des hypothèses les plus vraisemblables est
basée sur le fait que, premièrement les microcristaux de magnétite peuvent
s’orienter très rapidement dans les micro champs magnétiques auxquels ils sont
exposés et, deuxièmement, qu’ils sont situés sur la membrane des neurones
ou dans son voisinage immédiat et donc pourraient influencer l’ouverture des
canaux ioniques.
Or c’est précisément grâce au fonctionnement de ces canaux ioniques que s’effectue la transmission de l’influx nerveux. Il est donc tout à fait possible que les mouvements des microcristaux de magnétite permettent l’ouverture et/ou la fermeture de ces canaux en réponse aux champs magnétiques auxquels l’organisme est exposé. En d’autres termes, les microcristaux de magnétite permettraient aux neurones d'exploiter des informations par une voie autre que la voie classique qui fait intervenir des micro courants électriques via les synapses. Un travail récent (Winklhofer & Kirschvink, J Royal Soc Interface 2010) conforte ces hypothèses.
Or c’est précisément grâce au fonctionnement de ces canaux ioniques que s’effectue la transmission de l’influx nerveux. Il est donc tout à fait possible que les mouvements des microcristaux de magnétite permettent l’ouverture et/ou la fermeture de ces canaux en réponse aux champs magnétiques auxquels l’organisme est exposé. En d’autres termes, les microcristaux de magnétite permettraient aux neurones d'exploiter des informations par une voie autre que la voie classique qui fait intervenir des micro courants électriques via les synapses. Un travail récent (Winklhofer & Kirschvink, J Royal Soc Interface 2010) conforte ces hypothèses.
De la magnétite dans le cerveau humain: pour quoi faire ?
En dépit des nombreuses études théoriques et expérimentales entreprises
dans le but de modéliser les réseaux neuronaux, l’origine des fonctions
cérébrales cognitives et de la mémoire demeure inconnue. Récemment il a
été proposé qu’en plus des signaux chimiques et électriques, les
cellules du néocortex pourraient communiquer par des signaux magnétiques
qu’ils seraient capables de générer. Cette communication constituerait
la base de la mémoire à court terme. La magnétite présente dans le
cerveau pourrait être l’un des composants mécanistiques conservé durant
l’évolution des espèces pour détecter et transduire les champs
magnétiques générés dans le néocortex cérébral. Il est possible que les
nanoparticules de magnétite distribuées dans les membranes des neurones
et des cellules gliales jouent un rôle dans la perception, la
transduction et le stockage des informations qui arrivent dans le
néocortex.
Pour plus de détails, voir l’article suivant :
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