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Quand l’imagerie multi-spectrale optimisée pour les matériaux anciens s’applique aux sciences de l’environnement

par Sophie David - publié le

Les grenouilles « citrouille » (“pumpkin toadlets” en anglais ; genre Brachycephalus) sont minuscules, colorées et fortement toxiques. Durant la saison des amours, on peut les apercevoir de jour sur la litière de la forêt Atlantique brésilienne à la recherche d’un partenaire.

En 2016, une équipe de recherche internationale menée par Dr. Sandra Goutte (NYU Abou Dabi) étudiait la communication acoustique de ces petits animaux. Lorsqu’ils découvrirent qu’elles étaient en fait sourdes à leurs propres chants [1], les scientifiques cherchèrent des signaux visuels que les grenouilles pourraient utiliser à la place des chants. À leur grande surprise, lorsqu’ils les éclairèrent avec une lampe émettant dans la gamme des ultra-violets (UV), le dos et le dessus de la tête des grenouilles s’illuminèrent.

Ces motifs luminescents sont générés par des tissus osseux inhabituels qui forment des plaques sur le crâne et le dos sous une couche très fine d’épiderme. En réalité, le squelette tout entier est extrêmement fluorescent, mais cette fluorescence, induite sous irradiation UV, n’est visible qu’aux endroits où l’os est très proche de la surface. L’absence de pigments de la peau (mélanophores) et l’extrême finesse de la peau (environ 7 µm d’épaisseur aux endroits où la fluorescence est visible) permet aux UV d’être transmis à travers la peau et de générer la fluorescence de l’os. Des structures d’une teinte blanc-bleuté deviennent alors remarquablement apparentes par l’observateur humain.

À partir de techniques d’imagerie de luminescence multi-spectrales développées pour l’étude de matériaux anciens par le laboratoire IPANEMA du CNRS, les chercheurs ont collecté des images de luminescence permettant de comparer les squelettes des deux espèces à une autre espèce brésilienne non fluorescente. Les os des grenouilles « citrouille » sont bien plus luminescents que tous les os examinés auparavant.

La méthodologie mise en place a également permis une mesure-semi-quantitative de la contribution de la luminescence par rapport au signal total perçu en condition naturelle. Cette luminescence étant non détectable par l’œil humain, elle ne pouvait être qu’un épiphénomène remarquable. Des travaux complémentaires sur le comportement de ces grenouilles et de leurs potentiels prédateurs seront nécessaires pour déterminer la fonction (si elle existe) de cette fluorescence.
Ce travail illustre le potentiel de cette approche d’imagerie, optimisée pour l’analyse de matériaux anciens, pour les sciences de l’environnement.

Référence de la publication
Goutte S., Mason M.J., Antoniazzi M. M., Jared C., Merle D., Cazes L., Toledo L.F., el-Hafci H., Pallu S., Portier H., Schramm S., Gueriau P. & Thoury M. Extraordinary bone fluorescence reveals hidden patterns in pumpkin toadlets. Scientific Reports. Available online 29 March 2019.

Contact
Mathieu Thoury
IPANEMA, CNRS, ministère de la Culture ; UVSQ, USR 3461, Université Paris-Saclay, F-91192 Gif-sur-Yvette, France.
Courriel : mathieu.thoury@synchrotron-soleil.fr
Tél. : 01 69 35 81 97

Contact premier auteur
Sandra Goutte
Laboratório de História Natural de Anfíbios Brasileiros (LaHNAB), Departamento de Biologia Animal, Instituto de Biologia, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, São Paulo, 13083-862, Brazil.
New York University Abu Dhabi, Saadiyat Island, Abu Dhabi, United Arab Emirates.
Courriel : s.m.goutte@gmail.com

Coordonnées responsable communication d’IPANEMA
Loïc Bertrand
Courriel : loic.bertrand@synchrotron-soleil.fr

Cet article sera disponible en ligne gratuitement à l’adresse www.nature.com/articles/s41598-019-41959-8


[1Goutte et al. 2017. Evidence of auditory insensitivity to vocalization frequencies in two frogs. Scientific Reports 7 : 12121. https://www.nature.com/articles/s41598-017-12145-5.


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