L'orientaion des oiseaux grâce aux champs magnétiques
Les premiers travaux réalisés après la première guerre mondiale, sur un sixième sens magnétique chez les pigeons, sont faits par des colombophiles et ont pour objectif de comprendre les causes des concours désastreux de pigeons voyageurs où, malgré des conditions atmosphériques favorables au retour des oiseaux, ils ne rentraient pas à leur colombier. Ces échecs ont été systématiquement rapprochés à des perturbations du champ magnétique terrestre.
1. Pourquoi pense-t-on que les pigeons voyageurs y sont sensibles ?
Il est clairement établi que les rouges-gorges utilisent un sens magnétique pour se diriger pendant leur migration. Cela a été prouvé en installant ces oiseaux dans des cages où il était possible de modifier la direction du Nord magnétique. Lorsqu'on met des rouges-gorges dans une cage au moment du printemps, ils se déplacent vers le bord de la cage qui fait face au nord magnétique pendant la nuit (la migration des rouges-gorges se fait la nuit vars le Nord-Est). Si on change de manière artificielle le champ magnétique de la cage, alors les oiseaux changent de position dans la cage, donc la position des oiseaux dans la cage pendant la nuit est directement liée au Nord magnétique imposé.
Si le rôle du sens magnétique dans la migration des rouges-gorges est incontestable. Qu'en est-il des pigeons voyageurs ?
On sait que des aimants installés sur les pigeons voyageurs perturbent fortement leur retour au pigeonnier. Lors d'orages (influant sur le champ magnétique), les pertes sont catastrophiques. Des expériences semblent montrer que si le pigeon est isolé de tout champ magnétique dans une cage de Faraday (pigeonnier en fer), les pertes sont plus nombreuses que dans un pigeonnier en bois. D'après ces faits, nous constatons que les pigeons voyageurs sont sensibles au champ magnétique terrestre, comme les rouges-gorges.
Mais quel est le moyen utilisé par les pigeons voyageurs pour percevoir le champ magnétique terrestre ?
2. Deux hypothèses :
a - Détection par des microcristaux de magnétite
Des chercheurs ont voulu mettre en évidence le sens magnétique chez les pigeons en les mettant dans une cage où il est possible de modifier les paramètres du champ magnétique. Les pigeons étaient maintenu affamés et le but de l'expérience était de faire choisir un des côtés de la cage où se trouve une mangeoire accessible à partir d'un perchoir. Le pigeon fait son choix en fonction d'une anomalie magnétique qui modifie le champ magnétique. Par exemple, lorsque le champ magnétique est modifié par l'anomalie, le pigeon doit se rendre à gauche de la cage, sur le perchoir permettant d'accéder à la mangeoire.
70 à 75 % des pigeons font le bon choix. Cette hypothèse permet de mettre en évidence l'influence du champ magnétique puisque s'il n'y était pas sensible, le pigeon ferait quand même le bon choix dans 50% des cas. Les chercheurs ont fait la même expérience lorsqu'un anesthésique était injecté dans le nez : de manière surprenante, seul 50% des pigeons se dirigent du bon côté, donc ils choisissent au hasard. L'anesthésie de la muqueuse nasale inhibe donc la détection du champ magnétique.
L'anatomie du système nerveux entre les le bec et le début du cerveau est très complexe chez le pigeon : dans un espace réduit, plusieurs nerfs provenant de différentes régions de la tête, progressent les uns contre les autres vers le cerveau : entre les nerfs olfactifs passe la branche ophtalmique du nerf trijumeau.
Ainsi l'anesthésiant délivré dans la cavité nasale du pigeon rendra insensible aussi bien le nerf olfactif que la branche ophtalmique du nerf trijumeau. Par chirurgie appliquée, les chercheurs ont coupé soit le nerf olfactif, soit le nerf ophtalmique du nerf trijumeau. Le résultat est net : seul le nerf ophtalmique du nerf trijumeau est responsable de la sensibilité au champ magnétique.
Des analyses aux rayons X et des coupes de tissus, réalisés par une équipe allemande, ont mis en évidence la présence de particules magnétiques sous la peau, à la base du bec. Sous la peau, une série de cellules nerveuses (des axones) portent une arborescence de terminaisons nerveuses, les dendrites.
C’est à l’intérieur de ces dernières qu’ont été trouvées des particules d’oxydes de fer (Fe3O4). D'une longueur de 20 à 30 µm, les dentrites contiennent de 10 à 15 boules riches en fer d'un diamètre d'environ 1 µm, et une grande vésicule (d'un diamètre d'environ 5 µm) qui semble couverte d'une croûte de fer. Deux dendrites parallèles sont si proches qu'elles paraissent constituer un assemblage d'environ 20 boules et de deux ou trois vésicules. Des chercheurs ont étudié la composition des "boules de fer" : à 90 %, il s’agit de maghémite (une variante de la magnétite) et à 10 % de magnétite. Pour les auteurs, la présence de ces deux matériaux légèrement différents (la maghémite et la magnétite) ainsi que la disposition spatiale de l’ensemble expliqueraient la sensibilité des pigeons au champ magnétique terrestre. Ces particules se comportent comme les aiguilles d’une boussole en s’orientant le long des lignes de champ magnétique
Une expérience a été réalisée pour essayer de confirmer cette hypothèse : l'application d'un fort champ magnétique bref modifie la magnétisation des particules mono-domaine et donc devrait "déranger" la boussole si elle repose sur l'utilisation de la magnétite. On a appliqué une telle pulsation sur des oiseaux migrateurs australiens (migrant normalement vers le sud au printemps). Cela les a déviés pendant quelques jours (8jours).
b - Détection oculaire
Les yeux , riches en terminaisons nerveuse, en photopigments et spécialisés dans la détection de la lumière, sont tout désignés pour être le siège de la détection du champ magnétique chez les oiseaux. Des scientifiques ont étudié le comportement des rouges-gorges; lorsque ces oiseaux sont soumis à des lumières de différentes couleurs et de différentes intensités.
La lumière du soleil est en effet une lumière composite (c'est à dire qu'elle se compose de plusieurs radiations de couleurs différentes qui forment une lumière blanche)
Des rouges gorges, attrapés pendant leur migration au printemps, sont maintenus en captivité et éclairés avec des lumières de différentes longueurs d'onde. Lorsqu'on étudie la position des oiseaux dans la cage au crépuscule (moment où ils effectuent leur migration); on constate que la lumière jaune ne permet pas aux oiseaux de s'orienter correctement et qu'ils se répartissent aléatoirement dans la cage. Cette première expérience a été réalisée sous faible intensité lumineuse (correspondant au crépuscule)
Dans une seconde expérience, on a multiplié l'intensité par six : cette augmentation a profondément changé la capacité des oiseaux à utiliser correctement leur sens magnétique. La lumière jaune est tout aussi perturbante mais les lumières bleues turquoises et vertes provoquent une déviation par rapport à la normale.
Afin de s'assurer que ces changements d'orientation étaient dus à une différence de la lumière et de l'intensité et non pas à un manque de motivation des oiseaux,une troisième expérience a été réalisée .Les chercheurs ont appliqué sur l'un des yeux des oiseaux un bandeau opaque à la lumière et les ont lâchés sous la lumière du soleil(lumière blanche).Ce bandeau rend les rouges-gorges borgnes et ne leur permet de voir ni de l'œil gauche ni de l'œil droit. De manière surprenante seul l'œil droit permet au rouge-gorge de s'orienter correctement.
Ces expériences démontrent que le sens magnétique chez les oiseaux est dépendant de la lumière, donc de la vision. Seul l'œil droit joue un rôle dans la perception du sens magnétique. Autre point important, les lumières intenses dérèglent le système perception du magnétisme. C'est peut-être la raison pour laquelle les oiseaux ne migrent qu'au crépuscule, lorsque l'intensité de la lumière du soleil est faible. Ces expériences ont été réalisées avec des pigeons et ils manifestent le même comportement. Les pigeons voyageurs pourraient donc utiliser la vison pour être sensible au champ magnétique.
3. Une hypothèse réfutée
Quoi qu'il en soit, l'hypothèse magnétique a été testée en fixant des aimants sur le corps des oiseaux, de quoi brouiller leur sens magnétique s'ils en ont un. Or, même en ce cas, les pigeons se sont repérés aussi efficacement que les pigeons témoins de même taille et de même poids, mais n'ayant pas été équipés d'aimants. Mais, ils ont en effet démontré qu'un pigeon auquel un aimant avait été attaché était incapable de retourner à son pigeonnier par mauvais temps. Cependant, par beau temps, la plupart des oiseaux étaient tout de même capables de s'y retrouver.
On pourrait alors se demander si le pigeon voyageur n'aurait pas 2 systèmes de navigation : un qui fonctionnerait par beau temps (soleil, vision, odorat) et un par mauvais temps (champ magnétique). On peut émettre l'hypothèse que lorsque le soleil brille trop fort (conjonction d'une journée sans nuage, et sans humidité), il y a un conflit entre la boussole solaire et la boussole magnétique et que cela entraîne des erreurs dans le choix de la direction des pigeons, des kilomètres supplémentaires, ajoutés à une journée éprouvante physiquement.