Poisson électrique

Définition

Un poisson électrique (ou électrogène) est un poisson qui génère des champs électriques autonomes, généralement à travers des organes spécifiques d'origine musculaire. De nombreux poissons sans ces organes sont cependant capables de détecter la présence d'un champ électrique externe : ces poissons, appelés électroréceptifs, ne tombent pas dans la catégorie des électrogénérateurs (électrophores) car ils ne peuvent que capter sans production d'électricité. Ils poduisent de la bioélectricité.

L'anguille Electrophorus electricus est un poisson électrique :

L'anguille Electrophorus electricus est LE poisson électrique par excellence. L'anguille électrique est commune en Amérique du Sud. Ses décharges suffisent à tuer un homme adulte.

Explications

Au contraire, l'inverse est généralement vrai, puisque les poissons électriques sont souvent aussi électroréceptifs. Parmi les poissons électroréceptifs, il existe de nombreuses espèces de requins, de raies et de poissons chats; tous possèdent la capacité, plus ou moins développée, de détecter des champs électriques, des capacités qu'ils exploitent pour chasser ou s'orienter lors des déplacements, mais ne sont pas capables de générer les leurs et ne sont donc pas des électrogènes.

✅ Les poissons électriques au sens strict comprennent environ 400 espèces réparties en quatre ordres; la plupart vivent exclusivement en eau douce et sont principalement situés dans les rivières et les lacs du continent africain et de l'Amérique du Sud, à la seule exception notable des poissons torpilles qui vivent dans les eaux marines.

⭐ En dehors des Gymnotiformes et des mormyroïdes, plusieurs autres groupes de Téléostéens ont développé indépendamment des organes électriques. Ceux-ci comprennent au moins trois groupes de poissons-chats, les Ariidae, les Doradidae et les Mochokidae (y compris les synodontidés), tous trouvés en Afrique et en Asie. Les synodontidés sont peut-être les mieux étudiés et possèdent un organe électrique relativement faible qui semble dériver des muscles de la vessie natatoire. On sait peu de choses sur la fonction de l'électrogenèse chez ces poissons, mais ils produisent des signaux électriques dans le contexte de la communication

Génération de champ électrique

Les poissons électriques produisent leurs champs électriques à travers une structure spécifique appelée organe électrique (ou électrogène). Cet organe est essentiellement constitué de tissu musculaire modifié, traversé par des fibres nerveuses, qui en se contractant est capable de générer une différence de potentiel, produisant ainsi un champ électrique. Cet organe est généralement situé, même si ce n'est pas toujours, dans la queue de ces poissons.

Les poissons électriques peuvent être classés en fonction de l'intensité du courant que leurs électrogènes peuvent émettre; ceci est généralement mesuré en enregistrant la différence de potentiel produite par le poisson : cette valeur s'appelle la décharge de l'organe électrique et permet de les classer dans deux grands groupes : les électrogènes forts et les faibles.

Les poissons électriques puissants peuvent produire des champs électriques de l'ordre de quelques centaines de volts et des courants électriques pouvant atteindre 1 ampère. Cette intensité de courant est telle qu'elle peut être utilisée pour étourdir ou tuer ses proies tout en éloignant les prédateurs. En fait, les poissons électriques puissants utilisent les champs électriques qu'ils produisent comme une véritable arme utilisée pour l'attaque ou la défense. Les anguilles électriques d'Amérique du Sud, également appelées gymnotes, le poisson-chat électrique (famille des Malapteruridae) et les torpilles (ordre Torpediniformes) font partie de cette catégorie.

Au contraire, les poissons électriques faibles génèrent une décharge à très basse tension, souvent inférieure à 1 V. Ces poissons ne peuvent évidemment pas utiliser leur propre champ électrique pour étourdir leurs proies, mais l'utiliser plutôt pour aider à maintenir leur orientation, pour localiser des objets, ou d'autres poissons dans les eaux boueuses dans lesquelles ils vivent (électrolocalisation) ou même pour communiquer avec/entre eux (électrocommunication). Deux exemples très étudiés de poissons électriques faibles sont le poisson éléphant à long nez Gnathonemus petersii (mormyre) ou le poisson-couteau fantôme Apteronotus albifrons, tous deux souvent élevés en aquarium.

Réponse d'évitement et brouillage

On avait théorisé dès les années 1950 que les poissons électriques proches les uns des autres pouvaient subir une sorte d'interférence ou une incapacité à séparer leur propre signal de celui des voisins. Ce problème ne se pose toutefois pas, car le poisson électrique s'ajuste pour éviter les interférences de fréquence. En 1963, deux scientifiques, Akira Watanabe et Kimihisa Takeda, ont découvert le comportement de la réponse anti-brouillage avec le poisson-couteau Eigenmannia virescens. En collaboration avec TH Bullock et ses collègues, le comportement a été développé. Enfin, le travail de Walter Heiligenberg l'a élargi à une étude complète de neuroéthologie en examinant la série de connexions neuronales qui ont conduit au comportement.

✅ Eigenmannia est un poisson faiblement électrique qui peut générer des décharges électriques à travers les électrocytes de sa queue. De plus, il a la capacité d'électrolocaliser en analysant les perturbations dans son champ électrique. Toutefois, lorsque la fréquence du courant d'un poisson voisin est très proche (moins de 20 Hz de différence), le poisson évitera que ses signaux interfèrent avec un comportement appelé réaction d'évitement du brouillage. Si la fréquence du voisin est supérieure à la fréquence de décharge du poisson, le poisson abaissera sa fréquence et vice versa. Le signe de la différence de fréquence est déterminé en analysant le modèle de "battement" de l'interférence entrante qui consiste en la combinaison des motifs de décharge des deux poissons.

Les neuroéthologues ont effectué plusieurs expériences dans les conditions naturelles d'Eigenmannia pour étudier comment il déterminait le signe de la différence de fréquence. Ils ont manipulé la décharge du poisson en lui injectant du curare qui empêchait son organe électrique naturel de se décharger. Ensuite, une électrode a été placée dans sa bouche et une autre a été placée au bout de sa queue. De même, le champ électrique du poisson voisin a été imité en utilisant un autre ensemble d'électrodes. Cette expérience a permis aux neuroéthologues de manipuler différentes fréquences de décharge et d'observer le comportement des poissons. À partir des résultats, ils ont pu conclure que la fréquence du champ électrique, plutôt qu'une mesure de fréquence interne, était utilisée comme référence. Cette expérience est significative dans la mesure où elle révèle non seulement un mécanisme neuronal crucial sous-tendant le comportement, mais démontre également la valeur que les neuroéthologues accordent à l'étude des animaux dans leurs habitats naturels.

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