Nous sommes tous fascinés devant la beauté de la nature et plus particuliérement de celles des animaux.

Tant de diversité de formes, de comportements, de couleurs.

Pourquoi les animaux ont ils une diversité de couleurs si exceptionelle ?

Plusieurs raisons coexistent telles le mimetisme (couleurs se fondant sur le support ou l'environnement), la séduction (couleurs le plus possibles chatoyantes pour plaire au partenaire opposé), la prévention de la toxicité (alerter grâce à des couleurs vives ou d'importants contrastes de couleurs afin d'éviter l'agression).

Sonneur à ventre jaune présentant une face ventrale jaune et noire (informant de sa toxicité (ibère un liquide visqueux, poison irritant pour les yeux, et à l'odeur repoussante)) et une face dorsale de couleur marron (permettant le mimétisme).

Oiseau du paradis

Uroplatus sikorae (dles couleurs, les formes et les excroissances de peau donnent un animal mimétique par excellence)

Alors... pourquoi avoir créé cette catégorie s'intitulant "comprendre les couleurs" ?

Pour tout simplement en apprendre plus sur le phénomène de coloration des animaux (reptiles en particulier). Celà va passer par des exemples concrets illustrés par des explications scientifiques.

En effet, peu d'entre nous connaissent réellement les différents mécanismes et substances chimiques qui colorent les animaux et qui nous colorent également.

Je vais tenter à partir d'articles scientifiques de rendre clair les choses.

Bonne lecture !

Le serpent en noir & blanc.

Chromatophore

Le mot provient du grec khrōma (χρωμα), couleur, et phoros (φορος), porter.

Les chromatophores sont des cellules pigmentaires réfléchissant la lumière.

Elles sont présentes dans le tégument de certains animaux.

Ils sont en grande majorité responsables de la couleur de la peau et des yeux des animaux à sang froid (Amphibiens, Poissons, Reptiles, Crustacés et Céphalopodes).

Les brusques modifications de couleur des téguments, visibles chez certaines espèces, sont dues aux variations de taille des chromatophores, à la migration des pigments ou à la réorientation de lamelles réfléchissantes, sous contrôle hormonal, nerveux ou mixte. Ces modifications de couleur sont souvent employées comme moyen de camouflage par homochromie (même couleur que le substrat), mais peuvent aussi être déclenchées par des variations d'humeur, de température, de nature de l'environnement local, ou par le stress.

Les chromatophores matures sont regroupés en sous-classes selon la teinte qu'ils possèdent quand ils sont éclairés par de la lumière blanche :
- xanthophores (jaune),
- érythrophores (rouge),
- iridophores (réfléchissant / iridescent),
- leucophores (blanc),
- mélanophores (noir ou brun)
- cyanophores (bleu).

Remarque : à la différence des animaux à sang froid, les mammifères et les oiseaux ont leurs propres sortes de cellules, les mélanocytes, qui sont l'équivalent des mélanophores.

Biochromes et schemochromes

La production de couleur peut être divisée en deux catégories, selon les chromatophores qui la réalisent :
coloration par les biochromes et coloration par les schemochromes.

• Les biochromes possèdent des pigments vrais comme les caroténoïdes et les ptéridines.
  Ces pigments absorbent une partie du spectre visible de la lumière de façon sélective, permettant aux autres longueurs d'onde d'atteindre l'œil de l'observateur.
• Les schemochromes, aussi connus sous l'appellation « couleur structurelle », produisent une coloration en réfléchissant plusieurs longueurs d'ondes (couleurs) de la lumière "blanche" et en transmettant les autres, en provoquant des interférences des ondes lumineuses au sein de leur structure ou décomposant la lumière reçue.

Remarque :
Si tous les chromatophores contiennent des pigments ou des structures réfléchissantes (à moins de subir une mutation génétique engendrant une anomalie comme l'albinisme), toutes les cellules possédant des pigments ne sont pas des chromatophores. L'hème, par exemple, est un biochrome responsable de l'apparence rouge du sang. Il est principalement présent dans les globules rouges (érythrocytes), qui sont produits dans la moelle osseuse tout au long de la vie, et non pas formés durant le développement embryonnaire. Par conséquent, les érythrocytes ne sont pas classés comme chromatophores.

Les lipophores (xantophores et érythrophores)

Les chromatophores qui contiennent d'importantes quantités de pigments jaunes de ptéridine (xanthoptéridine) sont appelés xanthophores et ceux avec un excès de caroténoïdes rouge/orange sont désignés par le terme érythrophores.

On a découvert que les vésicules contenant de la ptéridine et des caroténoïdes étaient souvent présentes dans la même cellule, et que la couleur globale dépendait du rapport entre les quantités de pigments jaunes et rouges.
De fait, la distinction entre ces deux types de chromatophores est principalement arbitraire.

La capacité à produire de la ptéridine (pigment jaune) est une caractéristique retrouvée chez la plupart des chromatophores, mais les xanthophores semblent avoir des voies biochimiques supplémentaires qui mènent à une accumulation excessive de xanthoptéridine.

Les caroténoïdes, eux, sont généralement de source alimentaire et sont transportés dans les érythrophores.

Cela a été démontré pour la première fois en élevant des grenouilles vertes communes soumises à un régime alimentaire comprenant des criquets à teneur restreinte en carotène. L'absence de carotène dans l'alimentation de la grenouille impliquait que le "filtre" à couleur rouge/orange des caroténoïdes n'était plus présent dans les érythrophores. Le résultat a été que la grenouille est apparue bleue au lieu de verte.

Iridophores et leucophores

Les iridophores (ou guanophores), sont des cellules pigmentaires qui réfléchissent la lumière (au moyen de lames cristalloïdes de schemochromes produites à partir de guanine cristallisée, résidu du catabolisme des acides aminés).
À la lumière, elles génèrent des couleurs iridescentes à cause de la diffraction de la lumière sur l'empilement de plaques. L'orientation du schemochrome détermine la nature de la couleur observée.

Deux exemples d'iridescence. L'une sur une bulle et l'autre sur un boa arc en ciel (Epicrates cenchria).

Un type de chromatophore proche existe, ce sont les leucophores. Comme les iridiophores, ils utilisent de la purine cristallisée pour réfléchir la lumière, produisant la couleur blanche éclatante visible chez certains poissons. Comme pour les xanthophores et les érythrophores, la différence entre iridophores et leucophores chez les poissons n'est pas toujours évidente, mais les iridophores sont généralement considérés comme générant des couleurs iridescentes ou métalliques alors que les leucophores produisent une couleur réfléchissante dans les tons blancs.

Mélanophores

Les mélanophores contiennent un type de mélanine, l'eumélanine, qui apparait noir ou marron foncé grâce à ses qualités d'absorption de la lumière. Elle est contenue dans des vésicules, les mélanosomes, et distribués dans toute la cellule. L'eumélanine est produite à partir de tyrosine par une série de réactions chimiques catalysées par des enzymes. L'enzyme clé qui intervient dans la synthèse de la mélanine est la tyrosinase. Lorsque cette protéine est déficiente, aucune mélanine ne peut être générée, ce qui provoque certains types d'albinisme.

Cyanophores

Maticora bivirgata

 

Coluber foxi

Trimeresurus trigonocephalus.

 

Dendrelaphis cyanochloris.

Responsables de la coloration bleue.

Translocation du pigment

Beaucoup d'espèces ont la capacité de faire migrer le pigment à l'intérieur des chromatophores, provoquant un changement de couleur. Ce procédé est surtout étudié au sein des mélanophores, puisque la mélanine est le pigment le plus sombre et le plus visible. Chez la plupart des espèces possédant un derme relativement fin, les mélanophores dermiques ont tendance à être plats et à couvrir une grande surface. Cependant, chez les animaux à derme relativement épais, comme chez les reptiles adultes, les mélanophores dermiques forment souvent des structures tridimensionnelles avec d'autres chromatophores.
Ces structures (ou DCU pour Dermal Chromatophore Units) sont constituées d'une couche supérieure de xanthophores et/ou d'érythrophores, puis d'une couche d'iridophores, et enfin d'une couche de mélanophore en forme de panier avec des prolongements cytoplasmiques recouvrant les iridophores.

Dans les deux types de disposition, les mélanophores dermiques sont importants dans le changement de couleur physiologique.
Les mélanophores dermiques plats recouvrent souvent les autres chromatophores, ce qui explique que lorsque le pigment se répand dans la cellule, la peau apparait sombre. Lorsque le pigment est aggloméré au centre de la cellule, les pigments des autres chromatophores sont exposés à la lumière et la peau prend leur teinte.
De la même manière, après l'accumulation de la mélanine dans les DCUs, la peau apparaît verte de par le filtrage par les xanthophores (jaunes) de la lumière dispersée par la couche d'iridophores. Lorsque la mélanine se disperse, la lumière n'est plus décomposée; elle est absorbée par la mélanine et la peau apparait sombre.
Comme les autres chromatophores biochromatiques sont également capables de réaliser cette migration de pigment, la peau des animaux avec plusieurs sortes de chromatophores peut générer de cette façon un large panel de couleurs.

Photographie accélérée d'un mélanophore de Poisson zèbre pendant une agrégation de pigment.

Le contrôle et les mécanismes de la translocation de pigment ont été bien étudiés sur un certain nombre d'espèces, notamment parmi les amphibiens et les poissons téléostéens. Il a été démontré que le processus peut être sous contrôle hormonal, neuronal ou les deux. Les substances neurochimiques qui interviennent dans la translocation de pigment comprennent la noradrénaline, dont les récepteurs se trouvent à la surface des mélanophores.
Les hormones principales intervenant dans la régulation de la translocation semblent être la mélanocortine, la mélatonine et l'hormone de mélano-concentration (MCH), produites principalement par l'hypophyse, la glande pinéale et l'hypothalamus respectivement.

Ces hormones peuvent aussi être fabriquées au moyen d'une régulation paracrine par des cellules de la peau. À la surface du mélanophore, les hormones activent des récepteurs couplés aux protéines G spécifiques qui, alternativement, transmettent un signal à la cellule. La mélanocortine provoque la dispersion des pigments, tandis que la mélatonine et la MCH déclenchent leur agrégation.

Adaptation

La plupart des poissons, des reptiles et des amphibiens changent de couleur en réponse à des modifications dans leur environnement. Ce type de camouflage, ou homochromie, se manifeste généralement par un léger obscurcissement ou éclaircissement de la peau pour imiter approximativement l'environnement immédiat. Il a été démontré que ce procédé dépend de la vision (l'animal doit pouvoir voir son environnement pour s'y adapter), et que la translocation de la mélanine dans les mélanophores est le principal facteur responsable du changement de couleur.

Des animaux comme les caméléons, les céphalopodes et les lézards anoles ont une réponse adaptative très développée capable de générer très rapidement de nombreuses couleurs différentes. Ils ont adapté leur capacité à changer de couleur en réponse aux variations de températures, d'humeur, de stress et les interactions sociales, plutôt que pour uniquement imiter leur environnement.

Albinos : les cellules sont incapables de synthétiser la mélanine qui colore normalement en brun-noir.

Leucistique : (du grec λευκος, leucos, blanc) les pigments ont des problèmes pour migrer dans les cellules. L'œil est rarement touché.

On parle de mélanisme ou mélanisation pour caractériser un changement de couleur virant au noir.

Le mélanisme (du grec melos, noir) est une proportion anormalement élevé de pigments noirs.

Podarcis muralis melanique

Vipera aspis melanique