L'œil, un organe complexe

[deep_turtle]

Bonjour,

Les détracteurs des théories de l'évolution des espèces par sélection naturelle/sexuelle mettent parfois en avant qu'il est impossible qu'un tel mécanisme ait conduit à un organe aussi complexe que l'œil. Je passe sur l'aspect péremptoire de cette affirmation, ce n'est pas le but de ce message. En parcourant le web pour m'informer sur un sujet connexe (les liens entre l'optique physique et la biologie), il m'a semblé qu'un scénario plausible pouvait être envisagé qui mène à l'œil, mais je n'ai pas réussi à déterminer s'il s'agissait d'une proposition ou si c'était au contraire étayé par de nombreux faits biologiques.

Voici le scénario :

1/ Apparition de cellules photo-sensibles (dans le suite, le terme « apparition » se réfère au résultat d'une mutation/sélection) sur la surface externe d'animaux.
2/ Adaptation du comportement pour utiliser ces cellules pour détecter des trucs.
3/ Apparition de bourrelets au niveau de la zone photo-sensible, qui permettent la localisation plus précise des objets luminuex grâce au jeu des ombres dans le bourrelet
4/ Ces bourrelets deviennent une chambre noire qui forment des images de l'extérieur (œil du Nautile), grâce à un orifice laissant passer la lumière.
5/ protection de cet orifice par une couche cellulaire transparente
6/ Transformation de cette couche cellulaire transparente pour former une lentille (cristallin) et permettre la formation d'image plus lumineuses.
7/ Et hop, un œil...

Des biologistes peuvent-ils confirmer ou infirmer la validité scientifique de ce scénario ?

Merci d'avance et bonne journée !
-----

[invite56d68a15]

Il me semble que la plupart de ces différentes étapes dans la formation de l'œil sont observées dans la nature.
Les étapes 1/ et 2/ ne sont pas séparées dans le temps sinon ça n'a pas d'intérêt.
Sans conclure que ça c'est passé exactement comme ça, le mécanisme de formation de l'œil chez les vertebrés (car l'œil est apparu maintes fois dans l'évolution) doit être proche.

[invite56d68a15]

Je voudrais ajouter par rapport à ta première phrase que la sélection sexuelle est une modalité de la sélection naturelle et pas une autre forme de sélection, à partir du moment où l'on considère que les partenaires de reproduction font partie de la "nature". D'ailleurs Darwin parle de sélection sexuelle dans son chapitre sur la sélection naturelle et pas dans un autre chapitre.

[deep_turtle]

Merci pour ces réponses et ces précisions !

[A voir en vidéo sur Futura]

[Glast]

Les cellules photosensibles sont très....sensibles à la lumière. A tel point qu'elles sont les premières cibles d'un photostress conduisant à de graves altérations pouvant mener à la mort cellulaire. D'où l'interrogation que je me pose sur leur apparition avant le système de régulation de la lumière que représente le système oculaire avec le cristallin et l'iris.

[Jean-Luc P]

La sensibilité des photorécepteurs a pu changer... Il est fort probable que les premiers photorécepteurs aient été moins efficaces !

[wolfgangouille]

J'avais vu une emission sur arte il y a plusieurs mois de cela qui traitait exactement de ce sujet. L'apparition de l'oeil s'est faite à peu près comme tu la suggerée. Il a ensuite évolué très rapidement. Pourquoi?
Les scientifiques pensent qu'il y a eu une véritable course à l'armement entre les chasseurs qui devaient pouvoir localiser leur proies, et les proies qui devaient voir les prédateurs arriever pour s'en sortir. La séléction naturelle a donc joué un rôle très important.

[deep_turtle]

D'où l'interrogation que je me pose sur leur apparition avant le système de régulation de la lumière que représente le système oculaire avec le cristallin et l'iris.

ça je pense pouvoir répondre : on observe effectivement que des animaux possèdent des systèmes visuels sans cristallin ni iris...

[piwi]

j'ai trouvé une jolie reveiw sur le sujet. Le temps de la lire et je vous fais un topo sur la question.

Piwi

[piwi]

La question de l'evolution de l'oeil est une question difficile qui aujourd'hui encore, et en fait plus que jamais, reste ouverte.
Darwin lui même dans l'origine des espèce y consacre déja un chapitre entier dans les cadres des "difficultés de la théorie". Il y remarque comme beaucoup qu'une telle complexité est difficilement compatible avec l'evolution (reportez vous aux discussions qui ont eu lieu sur futura science pour faire le tour des arguments à ce propos). Cependant il ajoute que si l'on peut observer des variation dans la structure de l'oeil et que ces variations sont héritables et utiles aux animaux alors, aussi inconcevable que cela puisse nous parraitre l'oeil ne va pas à l'encontre de la théorie de l'évolution.

Comme corrolaire à ceci Darwin propose evidemment qu'il doit existé ou avoir existé un oeil primitif. Pour lui l'oeil primitif serait "un nerf optique entouré de cellules pigmentaires". Et effectivement de tels oeils existent (ex: Planaria torva possède 3 photorécepteurs et une cellule pigmentaire)

Il y a toutefois une chose qui taquine les evolutionnistes. Il existe plusieurs types d'oeil: avec cristallin, sans cristallin, en mirroir. Donc des différences de morphologie, de physiologie, de developpement embryonnaire. Ceci suggérait que l'oeil soit apparu plusieurs fois au cours de l'evolution. Mayr proposait en 1961 que l'oeil soit apparu 40 à 60 fois. Cette proposition était érigée en dogme, mais n'en déplaise à certain, la science ne campe pas sur ses positions et en 2001, le même Mayr admettait que cette notion ne devait plus être considérée comme correcte. Pourquoi?
Depuis l'on a trouvé un gêne dit "master gene" de la formation de l'oeil. Ce gène nommé Pax6 chez les mammifère possède un homologue dans tous les animaux possédant des yeux. En son absence pas d'oeil, si on l'exprime de façon ectopique (c'est à dire à un endroit où il ne devrait pas être exprimé), se développe un nouvel oeil (attention ici pour les non biologistes ou les personnes non habituées à la bio du developpement. Quand je dis si l'on exprime, je sous entends durant le développement embryonnaire!) Donc Pax6 est nécessaire à la formation d'un oeil. Dés lors avec cet unique gène on a du mal à croire à l'apparition indépendante 40 à 60 fois des yeux. Si bien que l'hypothèse aujourd'hui privilégiée est qu'il n'existe qu'un ancêtre commun pour l'oeil.

Un prototype de cette oeil archi primitif pourrait être celui de Triedalia qui consiste en une cellule qui contient et les microvillosités photosensibles et les pigments. L'oeil de Darwin pourrait simplement dériver d'une duplication en deux types cellulaires.
Alors à ce stade il est important de noter que la formation de l'oeil se fait avant celle du cerveau, et c'est logique quand l'on réflechit bien. Le cerveau est un organe d'intégration de l'information. Donc avant de le développer il fallait bien qu'il y ait des informations à traiter et par exemple Cladonema possède des yeux développés mais pas de cerveau.

Donc dans l'evolution c'est la cellule photosensible qui apparaitrait avec d'emblée une chambre noire. Puis ceci se spécialise en deux cellules . On a donc un système très simple avec un récepteurs qui renvoit l'information. Il n'y a pas encore de cerveau.
Le cerveau va se former et on a une evolution de l'oeil qui peut être variable (cristallin, pas de cristallin, oeil à facette ect...). Finalement la structure finale de l'oeil est secondaire.

Alors maintenant une question qui reste posée est de savoir d'où provient la cellule photosensible. et là, c'est plutot interessant.
La première idée est de dire que les métazoaires dérivent cellules telles de Volvox ou Eudorina qui possèdent des organelles photoréceptrices. (l'organelle transmet un signal à un flagelle et permet un comportement photosensible). Finalement on ne fait que reculer le problème parce que dans le fond on est pas vraiment plus avancé.
Alors voici une hypothèse plus osée: l'organelle photorécepteur de Volvox est localisé dans leur chloroplaste. Ceci suggère que la perception lumineuse pourrait provenir des cyanobactéries (bactéries produisant un pigment vert/bleu) qui se sont intégrées dans les cellules eucaryotes comme chloroplaste. D'ailleurs le séquencage d'une cyanobactérie à montrer qu'elle possédait un gène pour une rhodopsine archaique (rhodopsine est la molécule qui permet de capter la lumière dans l'oeil)
Donc vous avez l'intégration de structures photosensibles à partir des cyanobactéries qui produisent des pigments et développement de structures visuelles primitives. Ensuite l'apparition du genes Pax6 va permettre de mettre en place un oeil primitif qui évoluera de diverse façon.

Voilà ^_^

sources:
Z. Kozmik. Pax genes in eye development and evolution (2005) Curr op gen & dev. 15: 430-438
W.J. Gehring. (2005) New perspectives on eye development and the evolution of eyes and photoreceptors J. Heredity. 96(3): 171-184

Note: je me suis efforcé autant que possible de rester clair et de diffuser un message intelligible pour tout le monde. J'ai parfois fait certaines simplifications qui au sens strictement biologiques peuvent être contestées. Elles ne modifient pas le message global mais evitent de devoir entrer dans des subtilités sans objet pour ce qui nous interesse.

Cordialement,
piwi

[invite56d68a15]

Super, merci.

[noir_ecaille]

A quand remonte le supposé tout premier oeil primitif (estimetion à la louche) ?