Poissons électriques : le courant passe

 

UN PULSATOIRE D'AMERIQUE :
Rhamphichthys rostratus Poisson-couteau à rostre
Ordre des Gymnotiformes, Famille des Ramphichthyidés

Ce poisson vit dans les eaux douces d'Amérique du Sud, il peut mesurer jusqu'à 1 mètre 50. Il se nourrit la nuit de petites proies vivantes (vers, crustacés) qu'il aspire en fouillant le sol de son museau allongé. Le jour, il se repose dans des cavités naturelles.

C'est un poisson faiblement électrique (quelques volts). Il émet son courant 24 heures sur 24, à raison de 70 impulsions par seconde le jour et jusqu'à 120 la nuit. Ces impulsions sont très brèves (1/1.000 de seconde) et séparées par des intervalles d'une douzaine de millisecondes.

Ce type d'émission est dit pulsatoire* ; il permet de détecter des obstacles, des proies ou des ennemis dans des eaux sombres et de communiquer entre congénères. Ces décharges n'ont pas de rôle offensif. Pour intimider ses congénères, le poisson-couteau augmente la fréquence* de ses émissions électriques en les séparant de courts silences. Les individus dominés signalent leur soumission par un silence électrique d'environ 2 secondes.

 

UN PULSATOIRE D'AMERIQUE A DEUX NIVEAUX DE DECHARGE :
Electrophorus electricus Gymnote
Ordre des Gymnotiformes, Famille des Gymnotidés

Ce poisson vit dans les eaux douces d'Amazonie et de Guyane. Il peut atteindre une longueur de 2 mètres 50 et peser 20 kg. Il ne possède pas de nageoire dorsale (en grec, gymnote veut dire dos nu).

Il est doté d'une double respiration : branchiale et buccale, qui lui permet de vivre en eau peu oxygénée. Il remonte régulièrement à la surface pour renouveler la bulle d'air qu'il conserve dans sa bouche richement vascularisée. C'est le seul poisson électrique à posséder à la fois la capacité de foudroyer ses proies et ses ennemis au moyen de fortes décharges (jusqu'à 700 volts et 1,5 ampères) et l'aptitude à émettre des impulsions faibles (20 volts) destinées au sondage électrique du milieu et à la communication.

Les impulsions faibles sont produites par l'organe de Sachs situé à l'arrière du poisson alors que les fortes décharges émanent de l'organe principal et de l'organe de Hunter. Celui-ci est constitué de colonnes parallèles groupant chacune 5000 à 7000 cellules appelées électrocytes*. Chaque électrocyte peut fournir une tension d'environ 100 millivolts.

La peau du poisson est parsemée de très nombreux électrorécepteurs* destinés à mesurer l'intensité* du courant qu'il émet et qu'il reçoit. Les valeurs de cette intensité sont une source d'informations pour l'animal car elles dépendent des obstacles et des proies environnants dont la présence et la nature sont ainsi détectées.

 

UN ONDULATOIRE D'AMERIQUE :
Eigenmannia virescens Poisson-couteau vert
Ordre des Gymnotiformes, Famille des Sternopygidés

Ce poisson translucide vit dans les fleuves de l'Amérique du Sud orientale, il peut atteindre 35 centimètres de long. Poisson de fond, il se nourrit de larves d'insectes et se déplace avec efficacité par une simple ondulation de sa nageoire anale.

Il vit en groupes d'une quarantaine d'individus. Son émission électrique a une fonction de détection mais sert aussi à maintenir la cohésion du banc et joue un rôle hautement social.

Les organes électrogènes*, situés dans la partie postérieure du corps et dans la queue délivrent dans l'eau un courant ondulatoire* de quelques volts. Le signal a une fréquence* de 400 à 600 Hz et ne contient que très peu d'harmoniques*. Le principe du sondage électrique du milieu et de l'électroréception est le même chez Eigenmannia que chez les autres ondulatoires (voir Gymnarchus). Chaque Eigenmannia reste à l'écoute de la fréquence moyenne du banc pour garder le contact avec lui, mais en même temps ses électrorécepteurs* sont rigoureusement accordés à sa fréquence personnelle de sondage afin de ne pas être troublés par l'émission des voisins immédiats. Par un réflexe instantané, Eigenmannia peut accroître ou diminuer sa propre fréquence pour se mettre à l'abri du brouillage causé par ses congénères.

 

UN ONDULATOIRE D'AMERIQUE :
Apteronotus albifrons Sternarche à front blanc
Ordre des Gymnotiformes, Famille des Aptéronotidés

Ce poisson est largement répandu en Amérique du Sud. Les Indiens y voient la réincarnation de leurs ancêtres et le nomment " esprit noir ". Apteronotus est un prédateur solitaire, à forte mâchoire, qui chasse de nuit en pleine eau en détectant ses proies à l'aide d'un signal ondulatoire* de 1000 Hz. A la différence d'Eigenmannia son signal comporte un large spectre d'harmoniques*(harm. 2, 3, 4).

Il est particulièrement sensible aux interférences causées par les fréquences* étrangères d'autres poissons électriques et attaque aussitôt les intrus qu'il a ainsi détectés.

Son hypersensibilité électrique est due à un nombre élevé d'organes ampullaires* et de récepteurs tubéreux*. On peut faire coexister dans un même aquarium deux Sternarches grâce à une séparation transparente perforée qui interdit les morsures. Après un certain nombre de menaces constituées par un " gazouillis " électrique les deux protagonistes signent une paix provisoire en s'établissant sur des fréquences assez différentes pour éviter le brouillage.

Chez les ondulatoires la fréquence du signal, la forme de l'onde et les modulations de fréquence permettent de distinguer l'espèce, son sexe, son âge (intensité du signal) et ses intentions : cour, menace, etc.

 

UN PULSATOIRE D'AFRIQUE A MODULATION DE FREQUENCE :
Gnathomenus petersi Poisson-Eléphant
Ordre des Ostéoglossiformes, Famille des Mormyridés

Ce poisson habite les rivières d'Afrique Occidentale. La famille à laquelle il appartient compte 200 espèces, toutes faiblement électriques, toutes pulsatoires*, chacune parfaitement identifiable par la forme de l'impulsion.

Le nom de Gnathonemus (en grec : fil au menton) fait allusion à la " trompe " de l'animal, barbillon à fonction olfactive et tactile.

Ses organes émetteurs, situés à la base de la queue, sont capables de sonder le milieu à l'aide de leurs impulsions. Les poissons-éléphants peuvent moduler la fréquence*, l'intensité* et les intervalles de leur émission électrique en fonction des besoins en information ou en communication (de quelques Hz au repos – ou même du silence électrique de soumission ou de camouflage – jusqu'à plus de 100 Hz en nage très rapide, en combat, ou... pour menacer !).

Son système nerveux, gigantesque pour sa taille lui permet d'écouter simultanément d'éventuels messages extérieurs et de s'entendre lui-même sans interférence fâcheuse entre communication et sondage.

Un canal de détection à longue distance lui permet de repérer à plusieurs mètres les amis ou les ennemis et un canal d'électrolocalisation rapprochée lui sert à la navigation sans visibilité.

Il est également capable de communication acoustique.

 

UN ONDULATOIRE D'AFRIQUE :
Gymnarchus niloticus Gymnarque du Nil
Ordre des Ostéoglossiformes, Famille des Gymnarchidés

Gymnarchus est un prédateur d'eau douce. Il ne se rencontre qu'en Afrique tropicale. Il atteint 1 mètre 60 dans son milieu naturel. Ce poisson est le seul représentant de la famille des Gymnarchidés. Il habite les eaux marécageuses et sombres, les zones d'inondation.

C'est un chasseur de nuit ; il s'approche sans bruit ni remous de ses proies préalablement détectées et les happe par surprise. Il est en effet admirablement adapté à la navigation sans visibilité grâce à un système électrique de perception qui lui permet l'orientation dans l'espace, la localisation des obstacles, la détection des proies et la communication à distance. Il porte huit organes électriques insérés dans la musculature de sa queue. Ceux-ci délivrent 300 fois par seconde un courant électrique de forme ondulatoire* qui entoure le poisson d'un champ électrique* générateur d'information. La tension fournie (quelques volts) ne permet pas l'attaque ou la défense. Tout corps étranger, inerte ou vivant déforme le champ électrique et trahit ainsi sa présence à l'animal en modifiant localement l'intensité* du courant qu'il émet et qu'il reçoit. 100 000 électrorécepteurs* parsèment la peau du poisson et lui permettent de capter les informations liées à la modification du champ électrique. L'ensemble de ces informations lui donne une " image électrique " du monde environnant. L'émission électrique du Gymnarque est parfaitement stable et ininterrompue. Le nombre d'impulsions émis par seconde est bien défini et quasiment invariable. Ces impulsions sont exploitées au Muséum-Aquarium de Nancy pour réguler une horloge dans laquelle Gymnarchus joue le rôle du quartz !

 

Lexique :

  • Champ électrique : espace dans lequel une différence de potentiel peut être constatée et mesurée entre deux points. La valeur du champ s'exprime en millivolts par centimètre. Ici le champ électrique est situé autour du poisson.
  • Courant alternatif : courant électrique qui change de sens deux fois par période. Sa fréquence (exprimée en hertz) est le nombre de périodes par seconde.
  • Courant ondulatoire : chez les poissons électriques c'est un courant alternatif dont les périodes se succèdent sans interruption.
  • Courant pulsatoire : c'est un courant alternatif ou continu apparaissant de façon régulière (Rhamphichthys) ou irrégulière (Gnathonemus) entre des intervalles de silence électrique.
  • Electrocytes : ce sont des cellules musculaires modifiées qui produisent un courant électrique. Ils sont placés sous la peau.
  • Organe électrogène : c'est un l'organe qui contient les électrocytes et qui génère donc le courant électrique.
  • Electrorécepteurs : ce sont des récepteurs situés sur la peau du poisson qui mesurent l'intensité du courant émis ou reçu par le poisson. Il en existe 3 types.
  • Organes ampullaires : ce sont des électrorécepteurs sensibles aux courants électriques faibles émis par tous les êtres vivants. Ils existent chez d'autres animaux que les poissons électriques : requins, salamandres...
  • Récepteurs tubéreux : ce sont des électrorécepteurs spécialisés dans la détection des courants électriques à fréquence élevée émis par les poissons électriques.
  • Fréquence : elle caractérise un courant alternatif. C'est le nombre de périodes par seconde (en Hertz).
  • Harmoniques : tout phénomène périodique (vibration mécanique, son, courant alternatif...) est caractérisé par sa fréquence fondamentale à laquelle le plus souvent se superposent des multiples entiers de cette fréquence appelés harmoniques et qui apportent au phénomène un timbre particulier.

    Période de la fondamentale

    harmoniques

    NB : Pour simplifier ce schéma on a supposé qu'il n'y avait pas de déphasage entre la fréquence fondamentale et l'harmonique 2.

  • Intensité : c'est la quantité d'électricité véhiculée par un courant en une seconde. Elle s'exprime en ampère (A).
  • Potentiel : Grandeur qui caractérise les objets électrisés et les régions de l'espace où règne un champ électrique. On mesure des différences de potentiel entre deux points.
  • Période : c'est le temps au bout duquel le motif élémentaire d'une tension alternative se répète identique à lui-même. Elle s'exprime en secondes.

    periode

Par André FLORION
Distribué au Muséum Aquarium de Nancy

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