La façon dont les grenouilles de verre deviennent pratiquement « invisibles » est un des mystères que tout le monde veut résoudre. Jusqu’à aujourd’hui. Ce sont des techniques laser peu invasives qui ont permis de percer, pour la première fois, le secret de la transparence de ces amphibiens.
Chaque fois qu’elles se reposent, les grenouilles de verre cachent leurs globules rouges dans leur foie. Lorsqu’elles redeviennent actives, elles les envoient dans leur circulation sanguine, rendant ainsi leur corps complètement opaque.
Une équipe de biologistes et d’ingénieurs biomédicaux démontre ce phénomène. Ils publient leurs résultats dans un article de la revue Science. Cela pourrait aider à mieux comprendre la physiologie et le comportement de la grenouille de verre. Ce résultat pourrait aussi servir à optimiser les outils d’imagerie utilisés en biomédecine. À l’avenir, elle pourrait même contribuer à améliorer le traitement des maladies cardiovasculaires et cérébrovasculaires.
La transparence des grenouilles de verre : une rareté dans le monde animal
De nombreux animaux marins peuvent changer la couleur de leur peau. Mais cette capacité est beaucoup moins répandue sur terre. Les grenouilles de verre y parviennent en contrôlant leurs globules rouges. Cela, pour qu’ils agissent de la manière la plus bénéfique pour elles.
Les globules rouges sont capables d’absorber la lumière verte. D’ailleurs, c’est la couleur que les plantes et autres végétaux ont tendance à refléter. En retour, ces cellules riches en oxygène reflètent la lumière rouge. Ce qui rend alors le sang et, par extension, le système circulatoire, très visibles, en particulier sur une feuille d’un vert éclatant. Les grenouilles parviennent toutefois à contourner cet obstacle.
Pour trouver le mécanisme qui leur permet d’y parvenir, Carlos Taboada, chercheur postdoctoral à Duke, a décidé de les explorer en laboratoire. La première chose que son groupe de recherche a faite a été de les observer au microscope. Ce qui a alors révélé que les animaux étaient capables d’atteindre la transparence. En effet, ils expulsaient les globules rouges de leurs vaisseaux sanguins. Il soupçonne que les cellules sont stockées dans l’un des organes internes de la grenouille, mais il ne sait pas lequel.
Une enquête complexe concernant la grenouille de verre
Carlos Taboada décide alors de s’associer à l’American Museum of Natural History, à l’université de Stanford et à l’université de Caroline du Sud pour tenter de déchiffrer cette énigme complexe. Cependant, peu après avoir commencé leurs recherches, ils se sont rendu compte qu’ils n’avançaient pas.
« Si ces grenouilles sont éveillées, stressées ou anesthésiées, leur système circulatoire est rempli de globules rouges et elles sont opaques », insiste Jesse Delia, chercheur postdoctoral à l’American Museum of Natural History. « La seule façon d’étudier la transparence était de le faire lorsque les animaux étaient parfaitement endormis ». Ce qui est difficile à faire dans un laboratoire de recherche.
Après mûre réflexion, ils ont décidé de changer de méthode
Taboada a appliqué la microscopie photoacoustique (PAM). Cette technique consiste à envoyer un faisceau laser, inoffensif pour l’animal, sur ses tissus. Les molécules absorbent alors ce faisceau et le convertissent en ondes ultrasoniques. Ces dernières vont alors permettre de créer des images détaillées des molécules.
« C’était l’outil idéal pour l’imagerie non invasive des globules rouges, car il n’était pas nécessaire d’injecter des agents de contraste », explique Junjie Yao, professeur adjoint d’ingénierie biomédicale à Duke, spécialisé dans ce type de technologie.
Les grenouilles de verre, joyeusement endormies sur une boîte de Petri
Elles n’avaient aucune idée de ce qui se passait dans le laboratoire. Là, les chercheurs ont percé avec enthousiasme le secret du « pouvoir d’invisibilité » des amphibiens. Les scientifiques ont conclu que lorsque les grenouilles s’endorment, elles extraient 90 % de leurs globules rouges en circulation et les stockent dans leur foie.
Lors d’autres tests, l’équipe a également constaté que les globules rouges quittaient le foie et circulaient lorsque les grenouilles étaient actives. Ensuite, ils se retiraient à nouveau dans le foie lorsque les grenouilles se rétablissaient.
« Lorsque les grenouilles de verre veulent être transparentes, c’est-à-dire lorsqu’elles se reposent et sont vulnérables à la prédation, elles filtrent presque tous les globules rouges de leur sang et les cachent dans un foie tapissé de tissus qui fonctionnent comme un miroir », explique Sönke Johnsen, professeur de biologie à Duke. Mais là encore, quelque chose les a surpris. Les grenouilles de verre ont été capables d’exécuter ce mécanisme sans créer de gros caillots sanguins.
La prochaine étape de cette recherche devrait donc déboucher sur une étude plus approfondie de ce mécanisme. Ce pourrait un jour s’appliquer aux maladies vasculaires chez l’homme.
