Des chercheurs retracent l’origine étonnante des yeux humains à un ancien « cyclope »
Une étude récente menée par l’Université de Lund et l’Université de Sussex suggère que l’ancêtre le plus ancien des vertébrés aurait traversé une étape semblable à celle d’un cyclope, il y a près de 600 millions d’années. Selon les chercheurs, l’œil central de cet animal a finalement contribué au développement des yeux jumelés que possèdent les vertébrés aujourd’hui. De manière encore plus surprenante, une partie de ce système visuel ancien pourrait subsister dans le cerveau moderne sous la forme de la glande pinéale, un organe qui aide à réguler le sommeil.
Dan-E Nilsson, professeur émérite en biologie sensorielle à l’Université de Lund, déclare : « Les résultats sont une surprise. Ils bouleversent notre compréhension de l’évolution de l’œil et du cerveau. »
L’ancêtre décrit par les chercheurs était une petite créature, ressemblant à un ver, vivant dans l’océan et se nourrissant de plancton. Au cours de son histoire évolutive, cet organisme semble avoir possédé deux yeux ou, à tout le moins, deux groupes de cellules capables de détecter la lumière. Les yeux jumelés sont courants dans le règne animal, car ils aident les animaux en mouvement à juger de la direction, de la distance et de l’emplacement des objets qui les entourent.
« Nous ne savons pas si les yeux jumelés de notre branche de l’arbre évolutif étaient simplement des cellules sensibles à la lumière ou des yeux formant des images simples. Nous savons seulement que l’organisme les a perdus par la suite », explique Nilsson.
Adoptant un mode de vie sédentaire, l’animal a progressivement perdu l’usage de sa vision jumelée, rendant ces yeux superflus. Cependant, il a conservé un groupe de cellules sensibles à la lumière au centre de sa tête, qui a évolué pour devenir un œil central primitif, ou œil médian. Cet organe rudimentaire n’était probablement pas capable de créer des images détaillées, mais il aurait permis à l’animal de distinguer le jour de la nuit et de déterminer la direction vers le haut, des capacités essentielles à sa survie dans l’océan.
Des millions d’années plus tard, les descendants de cet animal ont recommencé à nager activement, créant un besoin renouvelé de vision, notamment pour détecter la nourriture, les obstacles, les prédateurs et la direction du mouvement. Les chercheurs concluent que certaines parties de l’œil médian original ont été réutilisées au cours de l’évolution, menant au développement d’une nouvelle paire d’yeux capables de former des images.
Ce processus inhabituel pourrait expliquer pourquoi les yeux des vertébrés sont construits de manière si différente de ceux de nombreux autres animaux. « Maintenant, nous comprenons enfin pourquoi les yeux des vertébrés diffèrent radicalement de ceux de tous les autres groupes d’animaux, tels que les insectes et les calmars. La rétine de nos yeux s’est développée à partir du cerveau, tandis que les yeux des insectes et des calmars proviennent de tissus cutanés situés sur les côtés de la tête », ajoute Nilsson.
La rétine, fine couche de tissu tapissant l’arrière de l’œil, contient des cellules qui détectent la lumière et la convertissent en signaux électriques envoyés au cerveau pour former les images que nous voyons. Dans les vertébrés, la rétine est étroitement liée au cerveau, car elle s’est développée à partir de tissus cérébraux au cours de l’évolution.
Les chercheurs décrivent les yeux des vertébrés comme le produit d’un détour évolutif inhabituel. Un ancêtre a d’abord perdu ses yeux jumelés après être devenu largement inactif, a conservé un œil central simple, puis a utilisé des parties de cette structure pour construire un système visuel plus avancé. Leur conclusion repose sur une comparaison approfondie des cellules détectrices de lumière à travers divers groupes animaux.
Une partie la plus surprenante de leur théorie est que l’œil médian ancien n’a jamais complètement disparu. Les chercheurs soutiennent que ses restes évolutifs subsistent aujourd’hui sous la forme de la glande pinéale, un petit organe situé profondément dans le cerveau des vertébrés. Bien que les humains n’utilisent pas la glande pinéale pour voir des images, elle reste liée à la réponse du corps à la lumière et à l’obscurité.
La glande pinéale produit de la mélatonine, une hormone qui aide à contrôler le rythme circadien, influençant les périodes de veille et de sommeil sur un cycle d’environ 24 heures. Dans de nombreux vertébrés, le système pinéal est directement sensible à la lumière. Chez les humains, les informations sur la lumière atteignent principalement le cerveau par le biais des yeux, permettant à la production de mélatonine d’augmenter la nuit et de diminuer durant la journée.
« Il est incroyable que la capacité de notre glande pinéale à réguler notre sommeil en fonction de la lumière provienne de l’œil médian cyclopéen d’un ancêtre lointain, il y a 600 millions d’années », conclut Dan-E Nilsson.
Source : Lund University et University of Sussex.
