Le caméléon est l’un des animaux les plus associés au camouflage. Dans l’imaginaire collectif, il suffirait de le poser sur une feuille verte pour qu’il devienne vert, sur une branche brune pour qu’il devienne brun, puis sur n’importe quel décor coloré pour qu’il copie automatiquement son environnement.
La réalité est beaucoup plus intéressante.
Les caméléons peuvent effectivement ajuster leur apparence pour mieux se fondre dans leur environnement, et certaines espèces utilisent ce changement comme forme de camouflage. Mais chez de nombreux caméléons, surtout ceux capables de transformations spectaculaires, les fonctions les plus visibles du changement de couleur sont la communication sociale et la thermorégulation. Les mâles peuvent devenir beaucoup plus contrastés face à un rival ou lors de la parade, tandis que des changements plus sombres ou plus clairs peuvent modifier l’absorption du rayonnement solaire.
Le mécanisme lui-même est tout aussi surprenant. Une étude majeure publiée dans Nature Communications en 2015 sur le caméléon panthère a montré que certaines transformations rapides ne reposent pas seulement sur des pigments qui se déplacent dans la peau. Elles impliquent également des nanocristaux de guanine organisés dans des cellules appelées iridophores. En modifiant l’espacement entre ces minuscules cristaux, le caméléon change les longueurs d’onde de la lumière que sa peau réfléchit.
Comprendre pourquoi le caméléon change de couleur revient donc à découvrir un système où biologie cellulaire, optique, communication et comportement se rencontrent.
Sommaire
- Tous les caméléons changent-ils de couleur ?
- La peau du caméléon contient plusieurs types de cellules
- Que sont les chromatophores ?
- Le rôle étonnant des nanocristaux de guanine
- Comment l’espacement des cristaux modifie-t-il la couleur ?
- Pourquoi pigments et structures optiques travaillent-ils ensemble ?
- La communication, fonction majeure du changement de couleur
- Que se passe-t-il lors d’un affrontement entre mâles ?
- Quel rôle joue la couleur dans la reproduction ?
- La thermorégulation : sombre pour absorber, clair pour réfléchir
- Le camouflage existe-t-il réellement ?
- Pourquoi le caméléon ne copie-t-il pas n’importe quel décor ?
- Idées reçues
- FAQ
- Conclusion
Tous les caméléons changent-ils de couleur de la même manière ?
Non.
La famille des Chamaeleonidae comprend de nombreuses espèces présentant des capacités très différentes.
Certains caméléons peuvent produire des modifications spectaculaires, avec des passages rapides entre vert, jaune, orange, bleu ou rouge.
D’autres possèdent une palette beaucoup plus restreinte.
La capacité dépend notamment :
- de l’espèce ;
- du sexe ;
- de l’âge ;
- de la région du corps ;
- de l’état physiologique ;
- du contexte comportemental.
Le caméléon panthère, Furcifer pardalis, est devenu l’un des principaux modèles scientifiques pour étudier les changements rapides de couleurs particulièrement vives.
Chez cette espèce, les mâles adultes présentent un système de coloration beaucoup plus développé que les femelles et les juvéniles.
Cette différence donne déjà un indice important : si la fonction principale consistait seulement à copier le décor, il serait difficile d’expliquer pourquoi certains mâles adultes possèdent un système beaucoup plus spectaculaire.
La peau du caméléon contient plusieurs types de cellules
La couleur d’un animal ne vient pas nécessairement d’un seul pigment.
Chez les reptiles, différents types de cellules appelées chromatophores peuvent se superposer dans la peau.
Selon les espèces et les régions du corps, on trouve notamment des cellules contenant :
- des pigments jaunes ;
- des pigments rouges ;
- des pigments sombres ;
- des structures réfléchissant la lumière.
Le résultat visible dépend de la manière dont la lumière traverse, rencontre puis ressort de ces différentes couches.
C’est donc un véritable système optique biologique.
Que sont les chromatophores ?
Le terme chromatophore désigne des cellules spécialisées participant à la coloration.
Parmi les principaux types rencontrés chez les reptiles figurent notamment :
Les xanthophores
Ils contiennent des pigments jaunes.
Les érythrophores
Ils contiennent des pigments rouges ou orangés.
Les mélanophores
Ils contiennent de la mélanine, pigment sombre.
La dispersion ou la concentration de mélanine peut faire apparaître une région plus sombre ou plus claire.
Les iridophores
Ils fonctionnent différemment.
Ils ne reposent pas seulement sur un pigment absorbant certaines longueurs d’onde.
Ils contiennent des structures microscopiques capables de réfléchir sélectivement la lumière.
Chez le caméléon panthère, ce sont précisément ces iridophores qui ont révélé un mécanisme beaucoup plus sophistiqué qu’on ne l’imaginait auparavant.
Le rôle étonnant des nanocristaux de guanine
En 2015, Jérémie Teyssier, Suzanne Saenko, Michel Milinkovitch et leurs collaborateurs ont étudié la peau de caméléons panthères avec différentes techniques :
- microscopie ;
- microscopie électronique ;
- vidéographie photométrique ;
- modélisation optique.
Ils découvrent deux couches distinctes d’iridophores.
La couche superficielle contient de minuscules nanocristaux de guanine organisés en réseau relativement régulier.
La guanine est une molécule surtout connue comme l’une des bases de l’ADN.
Mais sous forme cristallisée, elle possède aussi des propriétés optiques remarquables.
Dans la peau du caméléon, ces cristaux agissent comme les éléments d’un cristal photonique biologique.
Autrement dit, leur organisation physique détermine quelles longueurs d’onde seront préférentiellement réfléchies.
Comment l’espacement des cristaux modifie-t-il la couleur ?
Chez un mâle au repos, les cristaux de la couche superficielle sont relativement rapprochés.
Cette organisation favorise la réflexion de longueurs d’onde plus courtes.
Lorsque l’animal entre dans un état d’excitation sociale, par exemple face à un autre mâle, la distance entre les cristaux augmente.
Dans les mesures réalisées sur Furcifer pardalis, l’espacement moyen entre les nanocristaux était environ 30 % plus faible dans l’état de repos que dans l’état excité.
Cette modification déplace la réflexion vers des longueurs d’onde plus longues.
Schématiquement :
cristaux rapprochés → réflexion davantage orientée vers le bleu/vert
cristaux plus espacés → réflexion déplacée vers le jaune/orange/rouge
Ce changement peut se produire rapidement.
Le caméléon ne fabrique donc pas instantanément un nouveau pigment.
Il modifie la géométrie d’un système optique déjà présent dans sa peau.
Comment les chercheurs ont-ils confirmé ce mécanisme ?
Les chercheurs ont effectué une expérience particulièrement élégante.
Ils ont prélevé des échantillons de peau présentant l’état excité puis leur ont appliqué des solutions modifiant la pression osmotique.
Lorsque le réseau de cristaux se contractait artificiellement, la réflexion se déplaçait de nouveau vers les courtes longueurs d’onde.
Le changement de couleur observé expérimentalement correspondait aux prédictions du modèle de cristal photonique.
Cela a fourni une démonstration solide : la variation de l’espacement des nanocristaux suffit à expliquer une partie importante des changements rapides de teinte observés.
Pourquoi pigments et structures optiques travaillent-ils ensemble ?
Un caméléon vert n’est pas nécessairement vert parce qu’il possède un « pigment vert ».
La couleur peut résulter de la combinaison de plusieurs couches.
Chez le caméléon panthère, la peau verte contient notamment des pigments jaunes dans les xanthophores.
En dessous, les iridophores peuvent réfléchir une lumière bleutée.
La combinaison visuelle :
jaune + bleu = vert
Lorsque le système structural se déplace vers des longueurs d’onde plus longues, la couleur finale change également.
Dans les régions rouges de la peau, les érythrophores contenant des pigments rouges jouent un rôle beaucoup plus important.
Il n’existe donc pas un interrupteur unique commandant « vert », « rouge » ou « jaune ».
Le résultat dépend de l’interaction entre pigments, cristaux réfléchissants et état des cellules.
Une deuxième couche pourrait aider à gérer le rayonnement solaire
L’étude de 2015 a également découvert une deuxième couche plus profonde d’iridophores.
Ses cristaux sont plus gros, plus aplatis et moins régulièrement organisés.
Cette couche ne semble pas responsable des changements visibles rapides de couleur.
Elle réfléchit en revanche une proportion importante du rayonnement dans le proche infrarouge.
Les auteurs ont proposé qu’elle puisse contribuer à limiter l’absorption de chaleur provenant du rayonnement solaire.
Cette fonction reste à distinguer du changement comportemental de couleur associé directement à la thermorégulation.
Le caméléon possède donc potentiellement plusieurs moyens complémentaires de gérer l’énergie solaire.
La communication : une fonction majeure du changement de couleur
C’est probablement la correction la plus importante à apporter au mythe populaire.
Chez les caméléons possédant des transformations spectaculaires, les changements les plus rapides et les plus contrastés sont fortement associés aux interactions sociales.
Une analyse comparative publiée par Stuart-Fox et Moussalli a montré que l’évolution de la capacité de changement de couleur chez les caméléons est fortement liée à la signalisation sociale.
Autrement dit, les espèces capables des changements les plus impressionnants ne sont pas nécessairement celles qui doivent reproduire le plus grand nombre de décors.
Elles sont souvent celles chez lesquelles la couleur est particulièrement utile pour envoyer des informations à d’autres individus.
Que se passe-t-il lors d’un affrontement entre mâles ?
Lorsqu’un mâle caméléon panthère rencontre un rival, son apparence peut changer très rapidement.
Les couleurs deviennent plus vives.
Certaines régions passent du vert ou bleu vers des teintes jaunes, orangées ou rouges.
Le contraste général augmente.
L’étude sur les cristaux photoniques a précisément enregistré ce phénomène pendant des confrontations entre mâles.
Ces signaux peuvent fournir des informations sur :
- l’état d’excitation ;
- la motivation à combattre ;
- la dominance ;
- la condition de l’individu.
La couleur fonctionne alors presque comme un langage visuel.
Deux mâles peuvent évaluer leur adversaire avant qu’un affrontement physique sérieux devienne nécessaire.
Plusieurs parties du corps peuvent transmettre des informations différentes
Les recherches comportementales montrent également que toutes les régions colorées ne changent pas nécessairement de la même façon.
La tête, les flancs, les bandes corporelles ou d’autres zones peuvent varier indépendamment.
Cela augmente énormément la quantité d’informations potentielles.
Un changement de luminosité pourrait par exemple être associé à un aspect du comportement tandis qu’une variation de teinte dans une autre zone en signale un autre.
Le caméléon n’affiche donc pas simplement une « couleur émotionnelle » uniforme.
Son corps peut présenter un motif complexe de signaux visuels.
Quel rôle joue la couleur dans la reproduction ?
La communication sexuelle constitue un autre contexte important.
Les mâles peuvent intensifier certaines couleurs lorsqu’ils approchent une femelle.
Les femelles peuvent également modifier leur apparence en fonction de leur état reproducteur et de leur réceptivité.
La couleur peut donc fournir des informations permettant à un individu de décider s’il doit :
- poursuivre une parade ;
- éviter un rival ;
- se retirer ;
- défendre un territoire.
Encore une fois, nous sommes très loin de l’idée d’un simple animal essayant de devenir de la même couleur qu’une branche.
La thermorégulation : sombre pour absorber davantage
Les caméléons sont des reptiles ectothermes.
Ils dépendent en grande partie de sources extérieures de chaleur pour atteindre une température corporelle adaptée à leur activité.
La couleur influence la quantité de rayonnement absorbée.
Une surface sombre absorbe généralement davantage d’énergie solaire qu’une surface claire.
Un caméléon froid peut donc devenir plus sombre lorsqu’il s’expose au soleil.
Cela favorise une montée en température plus rapide.
À l’inverse, une coloration plus claire peut augmenter la réflexion d’une partie du rayonnement et limiter l’échauffement.
Les travaux de synthèse sur les animaux changeant de couleur identifient clairement la thermorégulation comme l’une des trois grandes fonctions évolutives de la coloration dynamique, aux côtés du camouflage et de la communication.
La couleur ne fonctionne pas seule pour régler la température
Le comportement reste tout aussi important.
Un caméléon peut :
- se placer au soleil ;
- passer à l’ombre ;
- modifier son orientation ;
- exposer davantage une face de son corps ;
- changer de position dans la végétation.
La modification de couleur vient compléter ces comportements.
Il serait donc faux de considérer le changement de teinte comme un thermostat parfaitement automatique.
La thermorégulation résulte d’un ensemble de décisions comportementales et de mécanismes physiologiques.
Le camouflage existe-t-il réellement ?
Oui.
Corriger le mythe ne signifie pas remplacer une simplification par une autre.
Les caméléons peuvent utiliser le changement de couleur pour améliorer leur camouflage.
Des recherches sur les caméléons nains du genre Bradypodion montrent même qu’ils peuvent ajuster leur réponse de camouflage selon les capacités visuelles du prédateur auquel ils sont confrontés.
Le camouflage constitue donc bien une fonction réelle.
Ce qui est faux est de dire qu’il s’agit nécessairement de la fonction principale de tous les changements de couleur chez tous les caméléons.
La situation dépend de l’espèce, du contexte et du type de changement observé.
Pourquoi le mythe du camouflage s’est-il imposé ?
Probablement parce que l’idée est immédiatement spectaculaire.
Un animal qui « copie » son environnement semble presque magique.
Elle a été reprise pendant des décennies dans :
- livres pour enfants ;
- dessins animés ;
- publicités ;
- documentaires simplifiés.
De plus, certains caméléons sont effectivement capables de devenir plus verts, bruns ou gris selon leur environnement.
L’observation réelle a donc été transformée en règle universelle.
Mais les études comparatives montrent que l’évolution de la capacité à produire de forts changements de couleur est étroitement liée à la signalisation sociale.
Le caméléon peut-il devenir de n’importe quelle couleur ?
Non.
Chaque espèce possède une palette physiologique limitée par la structure et les pigments de sa peau.
Un caméléon ne regarde pas une surface rose vif puis ne fabrique pas automatiquement un rose identique s’il ne possède pas les mécanismes permettant de produire cette couleur.
Les couleurs possibles dépendent notamment :
- des pigments présents ;
- de l’organisation des iridophores ;
- du sexe ;
- de l’âge ;
- des régions corporelles.
Le changement est donc une modulation d’un système existant, pas une capacité à reproduire toute couleur visible.
Le décor déclenche-t-il directement le changement ?
Parfois, l’environnement visuel peut influencer la coloration utilisée pour la crypsis.
Mais le changement peut aussi être déclenché par :
- présence d’un rival ;
- présence d’un partenaire ;
- stress ;
- température ;
- état physiologique ;
- prédation.
La question correcte n’est donc pas seulement :
« De quelle couleur est la branche ? »
Mais :
« Quel problème biologique le caméléon doit-il résoudre à cet instant ? »
Idées reçues
« Le caméléon change surtout de couleur pour copier son environnement »
Trop simpliste.
Le camouflage existe réellement, mais la communication sociale et la thermorégulation jouent également des rôles majeurs. Les comparaisons entre espèces montrent que les capacités de changements spectaculaires sont fortement liées à la signalisation sociale.
« Il possède des poches de peinture sous la peau »
Non.
Les couleurs proviennent de cellules spécialisées contenant des pigments et de structures microscopiques réfléchissant certaines longueurs d’onde.
« Le caméléon devient vert grâce à un pigment vert »
Pas nécessairement.
Chez certaines espèces, le vert résulte de la combinaison entre pigments jaunes et lumière bleue réfléchie par les iridophores.
« Les pigments se déplacent et expliquent tout »
Non.
Le déplacement ou la réorganisation de pigments joue un rôle, notamment dans la luminosité. Mais chez le caméléon panthère, le changement rapide de teinte dépend fortement de la modification de l’espacement entre des nanocristaux de guanine.
« Il peut reproduire n’importe quelle couleur »
Faux.
Sa palette dépend des structures et pigments présents dans sa peau.
« Un caméléon sombre est forcément en colère »
Non.
Une coloration sombre peut avoir différentes fonctions, notamment thermiques, sociales ou liées au stress. Il faut considérer tout le contexte comportemental.
FAQ
Pourquoi le caméléon change-t-il de couleur ?
Principalement pour différentes fonctions qui peuvent se combiner : communication sociale, thermorégulation et camouflage. Leur importance relative varie selon les espèces et les situations.
Comment change-t-il réellement de couleur ?
Chez le caméléon panthère, une partie importante des changements rapides de teinte repose sur la modification de l’espacement entre des nanocristaux de guanine présents dans des cellules appelées iridophores.
Que sont les iridophores ?
Ce sont des cellules réfléchissantes contenant des structures microscopiques qui produisent des couleurs dites structurelles en manipulant la lumière.
Les cristaux sont-ils des pigments ?
Non.
Ils réfléchissent sélectivement certaines longueurs d’onde en fonction de leur taille et surtout de leur organisation spatiale.
Combien change leur espacement ?
Dans l’étude de 2015 sur le caméléon panthère, l’espacement moyen des nanocristaux de la couche superficielle était environ 30 % plus faible dans l’état de repos que dans l’état excité.
Pourquoi un caméléon devient-il sombre au soleil ?
Une coloration plus sombre peut augmenter l’absorption du rayonnement solaire et aider un reptile ectotherme à se réchauffer. La coloration fait partie des mécanismes pouvant participer à la thermorégulation.
Le caméléon utilise-t-il vraiment le camouflage ?
Oui. Certaines espèces ajustent réellement leur coloration pour réduire leur visibilité face aux prédateurs.
Peut-il devenir exactement de la couleur d’un objet ?
Pas nécessairement. Il ne possède qu’une gamme de couleurs et de motifs biologiquement disponibles.
Les mâles changent-ils davantage que les femelles ?
Chez certaines espèces comme le caméléon panthère, les mâles adultes possèdent une couche d’iridophores superficiels particulièrement développée et réalisent des changements sociaux spectaculaires. Les femelles et juvéniles présentent une organisation moins développée de cette couche.
Les changements de couleur sont-ils volontaires ?
Ils sont sous contrôle physiologique et peuvent être déclenchés rapidement par des contextes comportementaux ou environnementaux. Il serait cependant anthropomorphique de les décrire comme un choix conscient comparable à celui d’une personne choisissant la couleur de ses vêtements.
Conclusion
Pour comprendre pourquoi le caméléon change de couleur, il faut abandonner l’image d’un animal qui fonctionnerait comme une peinture vivante copiée automatiquement sur son arrière-plan.
Le camouflage fait bien partie de ses capacités.
Mais il n’explique pas tout.
Chez de nombreuses espèces, les couleurs les plus spectaculaires apparaissent précisément lorsque le caméléon cesse d’essayer d’être discret.
Face à un rival, un mâle peut devenir extrêmement voyant.
Pendant une interaction reproductive, il peut intensifier certaines teintes.
Lorsqu’il cherche à modifier sa température corporelle, une couleur plus sombre ou plus claire peut changer la quantité de rayonnement absorbée. Les travaux comparatifs placent donc camouflage, communication et thermorégulation parmi les grandes fonctions de la coloration dynamique.
La découverte du mécanisme cellulaire du caméléon panthère a rendu cette histoire encore plus fascinante.
En 2015, une équipe internationale a montré que les teintes rapides ne proviennent pas uniquement du déplacement de pigments. Dans la couche superficielle de la peau, les iridophores contiennent de minuscules cristaux de guanine organisés en réseau.
Lorsque le caméléon est au repos, ces cristaux sont relativement rapprochés.
Lorsqu’un mâle entre dans un état d’excitation sociale, leur espacement augmente.
Cette modification, d’à peine quelques dizaines de nanomètres à l’échelle de la structure, suffit à déplacer la lumière réfléchie des courtes vers les grandes longueurs d’onde et à transformer fortement l’apparence de l’animal.
Sous cette première couche se trouve encore une autre population d’iridophores.
Ses cristaux, plus grands et plus désordonnés, réfléchissent fortement le proche infrarouge. Les chercheurs proposent qu’elle participe à la protection thermique contre le rayonnement solaire intense.
La peau du caméléon est donc beaucoup plus qu’une surface colorée.
C’est à la fois un écran de communication, un dispositif optique, un outil de camouflage et une interface thermique avec l’environnement.
Le mythe du camouflage n’est pas complètement faux.
Il est simplement beaucoup trop petit pour contenir toute la réalité.