Le bleu des plumes : un mélange qui a mal tourné…

La couleur de notre peau, celles de nos cheveux, de l'iris de nos yeux... résultent de la production de pigments, telles les mélanines, par nos cellules. Cependant, beaucoup des couleurs vives du monde animal sont dues à l'interaction de la lumière avec des nanostructures : on parle de couleurs structurelles. Ainsi, le bleu des plumes de nombreux oiseaux est produit par des structures qui, au microscope, ressemblent à une sorte de mousse. Richard Prum et ses collègues de l'Université Yale, aux États-Unis, se sont intéressés aux mécanismes qui président à leur apparition.

Ces nanostructures sont constituées d'une protéine, la kératine (celle des cheveux), et d'air assemblés selon deux types de motifs : des canaux tortueux, par exemple chez le Merlebleu de l'Est (Sialia sialis), et des sphères empilées, chez le Cotinga des Maynas (Cotinga maynana). Le premier vit dans l'Est du continent nord-américain, le second dans le bassin amazonien.

Les physiciens de l'équipe se sont rendu compte que ces structures correspondent à deux scénarios de séparation de phase – processus par lequel, par exemple, de l'huile se sépare de l'eau après que les deux liquides ont été mélangés. Le premier scénario, celui de la «nucléation», correspond à une séparation des constituants en des points précis du matériau, ces germes grossissant ensuite. Dans le second, celui de la «décomposition spinodale», la séparation a lieu à travers tout le matériau et conduit à l'apparition de canaux.

Les chercheurs ont donc proposé que les canaux tortueux et les sphères empilés des plumes naissent selon les mêmes mécanismes : dans les cellules médullaires des plumes, la kératine en polymérisant se sépare du cytoplasme selon le scénario de la nucléation chez le Merlebleu de l'Est et selon la décomposition spinodale chez le Cotinga des Maynas. Le processus s'arrête quand toute la kératine est polymérysée. Puis, à mesure que les plumes grandissent, les cellules disparaissent et laissent la place à de l'air emprisonné dans le réseau de kératine. Le choix du scénario dépendrait de divers paramètres, notamment la concentration initiale de kératine dans les cellules. En 2006, R. Prum avait montré que les structures colorées en canaux et en sphères sont apparues indépendamment dans diverses lignées aviaires.

L'hypothèse de la séparation de phase a été confirmée par l'analyse de la diffraction des rayons X par les plumes et de la diffraction par des polymères artificiels, tels le polybutadiène et le polyisoprène. Ces résultats mettent à mal l'idée que la couleur des oiseaux, essentielle aux relations sociales de l'animal, puisse renseigner les congénères, par exemple sur leur état de santé, car on imagine mal qu'une telle information puisse être codée lors d'une séparation de phase. 

http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-le-bleu-des-plumes-un-melange-qui-a-mal-tourne-21235.php