I. La peau du caméléon et les effets de la lumière sur celle-ci.

A.  La structure de la peau


La peau du caméléon est composée de différentes couches qui ont chacune une fonction particulière. On trouve tout d’abord trois couches qui constituent l’épiderme (voir schémas 1) :

  • La couche cornée est la première. Elle est composée principalement de cellules mortes appelées cornéocytes dont la perte du noyau cellulaire résulte de la différenciation épidermique.
  • Suit après la couche de Malpighi, (ou couche épineuse). Cette  couche secondaire contient des keratinocytes, cellules produisant de la kératine qui donne à la peau sa dureté.
  • Et enfin, la dernière, la couche germinative qui assure par les mitoses de ses cellules le renouvellement de l'épiderme.

 

Après l’épiderme, suit le derme. Cette partie de la peau se divise en trois couches, contenant des chromatophores, cellules à pigments.

La première couche est celle des Lipophores, eux-mêmes divisés en deux sortes : les Xantophores et les Erithrophores. Les Xantophores sont les pigments jaunes, ils contiennent de la ptérine, et les Erithrophores sont les pigments rouges, constitués de caroténoïdes.

Suit, ensuite la couche constituée d’Iridophores. Ces derniers sont des chromatophores particuliers, car ils ne possèdent pas de pigments. Ils sont à l’origine d’un effet, dont on vous expliquera le fonctionnement, grâce à des cristaux de purine. (Voir paragraphe sur les effets de la lumière sur la peau).

Enfin, la dernière couche est celle qui est composée de Mélanophores, cellules contenant la mélanine. Ce pigment est de couleur noire et peut se déplacer dans la cellule. Les mélanophores disposent de branches qui traversent les couches du derme, ce qui permet à la mélanine de remonter, et de cacher plus ou moins les autres chromatophores.

 

En effet la mélanine peut prendre différentes positions (voir schémas 2) :


 

  • Elle peut d’abord se regrouper autour du noyau du mélanophore, c’est-à dire qu’elle sera au-dessous des autres chromatophores.
  • Elle peut aussi être au centre des couches et caché seulement les Iridophores.
  • Enfin, elle peut aussi remonter de façon à cacher tous les chromatophores.

Ces différentes positions vont permettre à la lumière qui traverse la peau du caméléon d’atteindre plus ou moins les chromatophores.

Parce que c'est c'est l'alliance de la lumière avec les chromatophores ou plutot les pigments qu'ils contiennent, qui va permettre le changement de couleur.

Avant de parler des effets de la lumière, petite présentation des pigments.

Les pigments du caméléon

Un pigment est une molécule colorée, qui a la particularité de pouvoir absorbée la lumière visible et de la réémettre sur une longueur d’onde bien définie.

Les pigments comportent toujours un groupement d’atome particulier qui leur est propre, cet assemblement s’appelle chromophore.

-La ptéridine (pigment rouge)

Il en existe plusieurs sortes, qui sont toutes des dérivées du composé de base, la purine.

 

-La mélanine (pigment noir)

c'est le pigment principal responsable de la coloration (chez l'homme également). Elle est frabriquée dans les mélanophores à partir de tyrosine qui avec le concours de l'enzyme Tyrosinase se transforme en Mélanine, on peut dire que c'est la synthèse en abrégée car elle est plus complexe en réalité : il existe plusieurs types de mélanine ( comme la phéomélanine ou l'eumélanine, voir ci dessous) et les mécanismes de formation sont très variés pour chacuns des types. Tout les chemins ne sont pas encore totalement élucidés mais nous avons cependant :

 


---> les 2 voies existes simultanément dans l'oraganisme.

 

 

B.      Les effets de la lumière sur les chromatophores, et leurs pigments.


Tout d’abord, la production de couleur peut être divisée en deux catégories, selon les chromatophores qui la réalise : coloration par les Biochromes et celle 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 «coloration structurelle », produisent une coloration en réfléchissant plusieurs longueurs d’ondes (couleur) de la lumière « blanche » et en transmettant  les autres, en provoquant des interférences des ondes lumineuses, au sein de leur structure ou en décomposant la lumière reçue. 

 Donc, lorsque la mélanine se regroupe autour du noyau, elle laisse passer la lumière qui peut alors atteindre les autres chromatophores.

Les pigments des lipophores absorbent alors des longueurs d’ondes suivantes :  

-La ptérine (ou ptéridine) contenue dans les xantophores, absorbent les longueurs d’ondes entre  380 et 560 nm, soit les couleurs entre violet et bleu.

-Les pigments caroténoïdes, contenus dans les érithrophores, absorbent des longueurs d’ondes entre 400 et 500 nm, c’est-à-dire qu’ils captent la lumière dans les teintes bleues.

 La lumière qu’ils n’absorbent pas est renvoyée ce qui donne une couleur jaune orangée ou rouge au caméléon.

 (Voir graphique 1 et 2)


 Quant aux Iridophores qui sont des chromatophores particuliers puisqu’ils ne contiennent pas de pigments, provoquent l’effet Tyndall. Cet effet est créé grâce à des lames cristalloïdes de schemochromes qui réfléchissent la lumière. Ces lames sont produites à partir de guanine cristallisée, résidu du catabolisme des acides aminés (destruction des acides aminés).

A 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.

En utilisant les biochromes comme filtres colorés, les iridophores créent cet effet d’optique connu sous le nom d’effet Tyndall ou diffusion Rayleigh, produisant des couleurs brillantes bleues et vertes.

L’effet Tyndall s’explique de la façon suivante :

Le soleil envoie des ondes avec des intensités variables, les plus intenses étant celles de couleur verte. Le faisceau lumineux doit traverser la couche d’air de la Terre, sachant que l’air est composé d’environ 79% d’azote et de 21% d’oxygène. Si les atomes des ces molécules sont excités, ils émettent de la lumière en se désexcitant. S’ils ne sont pas excités, ils peuvent absorber de la lumière, puis se défont de leur excitation en réémettant un rayonnement.

Les molécules d’air qui ont absorbé des rayons bleus du rayonnement solaire se désexciteront et réémettront de la lumière bleue. Les molécules étant en mouvement aléatoire, la lumière bleue est donc diffusée dans toutes les directions, ce qui donne la couleur bleue au ciel. 

La lumière bleue a 4,2 fois plus de chance d’être absorbée que la lumière rouge.

         Cet effet provoque la même chose chez le caméléon, ce qui lui donne la couleur bleue. Comme la mélanine laisse le champ libre à la lumière, celle-ci passe en même temps par les lipophores et les iridophores, ce qui donnera une couleur vert brillant au caméléon.

 Pour les deux autres positions de la mélanine, la lumière passe plus ou moins. Lorsque la mélanine est située au centre des couches, elle cache les iridophores, et le caméléon prendra seulement la couleur des lipophores et de la mélanine, soit olive à brun clair.

 Enfin, si la mélanine se concentre au dessus des autres chromatophores, la lumière ne passe que par elle. Or la mélanine absorbe toutes les longueurs d’ondes, ce qui provoque la couleur brun noir du caméléon.


 Ici le spectre de la lumière blanche qui nous permet d'identifier les couleurs des longueurs d'ondes absorbées par les différents pigments.

  

 

 

 

V.Champion, M.Fernandez, H.Ruano, A.Vienet-Legué

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