L’auteur de l’article et biologiste, le Dr Carlos Taboada de l’Université Duke de Caroline du Nord, a déclaré: “Lorsque les grenouilles de verre se reposent, leurs muscles et leur peau deviennent transparents – et leurs yeux et leurs organes internes sont tout ce qui est visible.”
“Ces grenouilles dorment au bas de grandes feuilles, et lorsqu’elles sont transparentes, elles peuvent parfaitement s’accorder aux couleurs de la végétation.”
La capacité de changer de couleur ou de devenir entièrement transparent se retrouve chez de nombreux animaux vivant dans la mer – mais c’est une astuce rarement vue chez les créatures terrestres.
L’une des raisons à cela est la présence de globules rouges dans le système circulatoire. Ces cellules riches en oxygène absorbent la lumière verte et réfléchissent le rouge, ce qui signifie qu’elles, le sang et l’ensemble du système circulatoire ont tendance à se détacher comme un pouce endolori contre les feuilles vertes.
(En revanche, les créatures marines qui atteignent des degrés de transparence le font en ne produisant pas de globules rouges de l’hémoglobine qu’elles contiennent. Les grenouilles de verre, cependant, ont une approche différente.
Dans leurs recherches, le Dr Taboada et ses collègues ont observé que lorsqu’ils deviennent transparents, tous les globules rouges semblent disparaître du système circulatoire de la grenouille.
Des tests basés sur l’imagerie sur les grenouilles ont pu confirmer que les amphibiens sont capables d’atteindre la transparence en poussant les globules rouges hors de leurs vaisseaux.
L’équipe soupçonnait que ces cellules étaient stockées dans l’un des organes internes de la grenouille, dont chacun est emballé dans une membrane réfléchissante. Prouver cela, cependant, était loin d’être un processus simple, ont déclaré les chercheurs.
Le Dr Jesse Delia – un zoologiste du Musée américain d’histoire naturelle, qui a voyagé à travers le monde pour collecter différentes grenouilles de verre à étudier – a expliqué: «Si ces grenouilles sont éveillées, stressées ou sous anesthésie, leur système circulatoire est plein de globules rouges et ils sont opaques.
“La seule façon d’étudier la transparence est de savoir si ces animaux dorment joyeusement, ce qui est difficile à réaliser dans un laboratoire de recherche. On se cognait vraiment la tête contre le mur. »
La solution a finalement pris la forme d’une modalité d’imagerie appelée microscopie photoacoustique – “PAM”, en abrégé – qui consiste à envoyer un faisceau laser sûr dans le tissu cible, où il est absorbé par des molécules et converti en ondes ultrasonores.
Ces ondes sonores sont ensuite captées et utilisées pour créer des images biomédicales détaillées des molécules. Idéalement pour étudier les grenouilles – qui ont dormi à l’envers sur une boîte de Pétri pendant la procédure, comme elles le feraient sur une feuille dans la nature – l’ensemble du processus est non invasif, silencieux et sensible.
Les chercheurs l’ont utilisé pour étudier une espèce de grenouille de verre en particulier : Hyalinobatrachium fleischmanni.
Auteur de l’article et ingénieur biomédical, le professeur Junjie Yao est un expert en microscopie photoacoustique. Il a déclaré : « La PAM est l’outil idéal pour l’imagerie non invasive des globules rouges car vous n’avez pas besoin d’injecter d’agents de contraste, ce qui serait très difficile pour ces grenouilles.
« Les globules rouges eux-mêmes fournissent le contraste, car différents types de cellules absorbent et réfléchissent différentes longueurs d’onde de lumière.
“Nous pourrions optimiser nos systèmes d’imagerie pour rechercher spécifiquement les globules rouges et suivre la quantité d’oxygène circulant dans le corps de la grenouille.”
Les chercheurs ont découvert que, lorsqu’elles dormaient, les grenouilles retiraient près de 90 % de leurs cellules sanguines de la circulation et les stockaient dans leur foie, qui contient des cristaux de guanine réfléchissants, augmentant ainsi leur transparence de deux à trois fois.
L’auteur de l’article et biologiste de l’Université Duke, le professeur Sönke Johnsen, a déclaré: “Chaque fois que les grenouilles de verre veulent être transparentes, ce qui est généralement le cas lorsqu’elles sont au repos et vulnérables à la prédation, elles filtrent presque tous les globules rouges de leur sang.”
Les grenouilles, a-t-il ajouté, “les cachent dans un foie recouvert d’un miroir – évitant d’une manière ou d’une autre de créer un énorme caillot de sang dans le processus.
“Chaque fois que les grenouilles ont besoin de redevenir actives, elles ramènent les cellules dans le sang, ce qui leur donne la capacité métabolique de se déplacer.”
Selon l’équipe, l’astuce des grenouilles soulève des questions intéressantes sur la façon dont les amphibiens sont capables de stocker presque tous leurs globules rouges dans leur foie sans coaguler ni endommager leurs tissus périphériques – dont les réponses pourraient potentiellement être utilisées pour aider à éviter des risques dangereux. caillots sanguins dans les veines et les artères humaines.
Le Dr Delia a déclaré : « Il s’agit de la première d’une série d’études documentant la physiologie de la transparence des vertébrés, et nous espérons qu’elle stimulera le travail biomédical pour traduire la physiologie extrême de ces grenouilles en nouvelles cibles pour la santé humaine et la médecine.
Les chercheurs ont déclaré qu’ils étaient particulièrement enthousiasmés par les nouvelles façons d’étudier les grenouilles de verre – et de les utiliser comme organismes modèles – qui leur sont offertes par la microscopie photoacoustique.
Le Dr Delia a expliqué : « Nous pouvons en savoir plus sur la physiologie et le comportement de la grenouille de verre, ou nous pouvons utiliser ces modèles pour optimiser les outils d’imagerie pour le génie biomédical,
“Cela a commencé parce que Carlos et moi pensions que cette grenouille faisait quelque chose de bizarre avec son sang, et cela a conduit à des collaborations productives à la fois chez Duke et à travers le monde.”
Le professeur Yao a accepté, ajoutant : « Notre collaboration fructueuse a été un excellent exemple de la façon dont plusieurs disciplines peuvent faire avancer la science conjointement de la manière la plus synergique.
« Nous sommes extrêmement enthousiasmés par les futures interactions entre les équipes de biologie et d’ingénierie. Avec toute la force à bord, le ciel est la limite.