Aucune preuve d'effets du champ magnétique sur le comportement de la drosophile

Nature volume 620, pages 595-599 (2023)Citer cet article

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Les oiseaux chanteurs migrateurs ont la capacité remarquable d'extraire des informations directionnelles du champ magnétique terrestre1,2. Le mécanisme exact de ce sens du compas magnétique dépendant de la lumière n’est cependant pas entièrement compris. L’hypothèse la plus prometteuse porte sur la dynamique de spin quantique des paires de radicaux transitoires formées dans les protéines cryptochromes de la rétine3,4,5. Il est frustrant de constater qu’une grande partie des preuves à l’appui de cette théorie sont circonstancielles, en grande partie en raison des défis extrêmes posés par la modification génétique des oiseaux sauvages. La drosophile a donc été recrutée comme organisme modèle, et plusieurs rapports influents sur les effets du champ magnétique médié par les cryptochromes sur le comportement des mouches ont été largement interprétés comme le soutien d'un mécanisme radical basé sur les paires chez les oiseaux6,7,8,9,10,11, 12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Nous rapportons ici les résultats d'une étude approfondie testant les effets du champ magnétique sur 97 658 mouches se déplaçant dans un labyrinthe à deux bras et sur 10 960 mouches effectuant le comportement d'évasion spontanée connu sous le nom de géotaxie négative. Dans des conditions méticuleusement contrôlées et avec de vastes échantillons, nous n’avons pas pu trouver de preuves d’un comportement magnétiquement sensible chez la drosophile. De plus, après avoir réévalué les approches statistiques et la taille des échantillons utilisés dans les études que nous avons tenté de reproduire, nous suggérons que la plupart, sinon la totalité, des résultats initiaux étaient des faux positifs. Nos résultats jettent donc un doute considérable sur l'existence de la détection magnétique chez la drosophile et suggèrent donc fortement que les oiseaux chanteurs migrateurs nocturnes restent l'organisme de choix pour élucider le mécanisme de la magnétoréception dépendante de la lumière.

La plupart de nos connaissances sur la magnétoréception dépendante de la lumière proviennent des oiseaux chanteurs migrateurs nocturnes, qui présentent des réponses de boussole hautement reproductibles lorsqu'ils sont testés pendant la saison migratoire dans des cages d'orientation telles que les entonnoirs Emlen et en vol libre. Ils semblent également combiner leur relèvement compas de retour avec un « panneau d'arrêt » basé sur l'inclinaison magnétique pour décider où terminer leur voyage de retour28. Travailler avec de tels oiseaux est un défi car ils ne peuvent pas être systématiquement élevés en captivité et de nombreuses approches génétiques modernes sont inapplicables. Nous étions donc intéressés de voir des rapports selon lesquels la drosophile présente des comportements influencés magnétiquement6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Même si le bénéfice évolutif de l’exploitation des signaux magnétiques n’est pas clair, un paradigme comportemental largement reproductible pour tester la magnétoréception chez la drosophile faciliterait grandement la recherche des mécanismes exacts des molécules sensorielles, des bases génétiques et des réponses neuronales aux stimuli magnétiques. Il serait beaucoup plus difficile d’atteindre le même niveau de connaissances et de perspicacité en utilisant uniquement les oiseaux chanteurs migrateurs nocturnes. Nous avons donc décidé de mettre en œuvre deux des tests comportementaux publiés sur la drosophile dans nos propres laboratoires.

Nous avons d'abord essayé le test de labyrinthe en forme de T à choix binaire de Gegear et al.6,7 et Foley et al.8 avec une réplique exacte de l'appareil original et en suivant les protocoles publiés et les informations supplémentaires fournies par les auteurs originaux (Extended Données Fig.1). Un champ magnétique d'environ 500 µT a été appliqué dans un bras du labyrinthe et aucun champ magnétique dans l'autre, en faisant passer des courants identiques parallèles et antiparallèles, respectivement, à travers des bobines identiques à double enveloppe. Cette disposition garantit que tous les effets non magnétiques, tels qu'un échauffement mineur, seront les mêmes dans les deux bras. L'appareil, ainsi que des bandes lumineuses blanches, étaient contenus dans une boîte en bois placée à l'intérieur d'une chambre blindée électromagnétiquement (4,0 × 5,0 × 2,5 m3) dans un bâtiment en bois qui atténuait les champs radiofréquences de fond d'un facteur d'au moins 105 (réf. 29). De cette manière, les mouches, testées par groupes d'environ 100, ont été exposées au champ statique produit par les bobines et/ou au champ magnétique terrestre, mais pas aux champs électromagnétiques radiofréquences, qui interfèrent avec la capacité des oiseaux à utiliser leur compas magnétique26,29,30.