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Les humains—comme les autres animaux—peuvent sentir le magnétisme de la Terre

Une étude publiée aujourd’hui offre certaines des meilleures preuves à ce jour que les humains, comme de nombreuses autres créatures, peuvent détecter le champ magnétique de la Terre. Mais cela ne règle pas les autres questions qui ont tourné autour de cette idée controversée pendant des décennies : si nous avons un sens magnétique subconscient, cela affecte-t-il notre comportement ? Et provient-il d’un minéral de fer présent dans notre cerveau, comme le pensent les auteurs ?

« Je pense que cet article fera sensation », déclare Peter Hore, physico-chimiste à l’Université d’Oxford au Royaume-Uni. Mais, ajoute-t-il, « la réplication indépendante est cruciale. »

Une variété d’espèces—bactéries, escargots, grenouilles, homards—semblent détecter le champ magnétique terrestre, et certains animaux, comme les oiseaux migrateurs, en dépendent pour la navigation. Mais tester le sens chez les humains a été délicat. Des expériences dans les années 1970 qui demandaient à des participants aux yeux bandés de pointer dans une direction cardinale après avoir été retournés ou emmenés loin de chez eux ont donné des résultats incohérents.

Le biophysicien Joe Kirschvink au California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena est un vétéran de la recherche. À l’aide de l’électroencéphalographie (EEG), son équipe a enregistré l’activité cérébrale à partir d’électrodes sur le cuir chevelu pour rechercher une réponse aux changements d’un champ magnétique hautement contrôlé d’une intensité égale à celle de la Terre.

Dans l’expérience, chacun des 34 participants était assis tranquillement dans une boîte en aluminium sombre qui les protégeait des bruits électromagnétiques tels que les ondes radio. En modifiant le flux de courant électrique à travers les bobines tapissant la boîte, les chercheurs ont créé un champ magnétique qui s’inclinait fortement vers le bas, comme le propre champ de la Terre aux latitudes moyennes de l’hémisphère nord. Ensuite, ils ont fait pivoter le champ, comme cela se produirait si une personne tournait la tête.

Dans une étude EEG avec une conception différente, publiée en 2002, d’autres chercheurs n’ont trouvé aucune réponse cérébrale à un champ changeant. Kirschvink dit que les techniques d’analyse de données utilisées à l’époque n’étaient pas assez puissantes pour détecter un effet. La nouvelle étude, publiée dans eNeuro, a trouvé que le champ tournant parfois a provoqué une baisse marquée des ondes de la fréquence, qui sont typiques d’un cerveau éveillé mais au repos. De nombreuses études EEG utilisent α pour suivre les réponses aux informations visuelles, explique Mary MacLean, neuroscientifique à l’Université de Californie (UC), Santa Barbara, qui n’était pas impliquée dans le travail. Un changement de α, dit-elle, « est généralement un bon indicateur du degré auquel les gens s’engagent dans le traitement sensoriel ».

L’effet s’est manifesté chez moins d’un tiers des participants, ce qui pourrait indiquer que des facteurs génétiques ou des expériences passées influencent la sensibilité d’une personne à un champ magnétique, explique le neuroscientifique cognitif Shinsuke Shimojo, un autre membre de l’équipe Caltech. Mystérieusement, le changement n’a été enregistré que lorsque le champ a été tourné dans le sens inverse des aiguilles d’une montre.

« Ce qu’ils montrent est très excitant et semble robuste », déclare Stuart Gilder, géophysicien à l’Université Ludwig Maximilian de Munich, en Allemagne. Mais les résultats nécessitent des tests de suivi, tels que la mesure de l’impact des différentes intensités de champ et vitesses de rotation sur l’activité cérébrale, ajoute-t-il.

« Je ne suis pas surpris qu’il y ait un effet », déclare Margaret Ahmad, biologiste à l’Université de la Sorbonne à Paris, qui note que les champs magnétiques sont connus pour affecter les cellules humaines et autres mammifères dans un plat. « Il y a quelque chose dans une cellule qui est différent en présence d’un champ magnétique », dit-elle. « Nous voyons cet effet dans les cellules rénales embryonnaires humaines; vous n’allez pas me convaincre qu’un effet dans les cellules cérébrales est d’une importance plus ou moins grande. »

L’équipe Caltech est encore loin d’expliquer comment La magnétoréception est possible, disent les scientifiques. « Je suis convaincu que quelque chose dans le cerveau réagit à un champ magnétique d’une manière particulière », déclare Maclean. « Je n’ai juste aucune idée… quel mécanisme cela représente vraiment. »

Le mécanisme de la magnétoréception n’est réglé que pour certaines bactéries, qui abritent des cristaux de magnétite qui s’alignent avec le champ magnétique terrestre. Les becs d’oiseaux et les museaux de poisson contiennent également de la magnétite, tout comme le cerveau humain. Gilder et ses collègues ont récemment découvert qu’il est plus concentré dans les régions inférieures et évolutives anciennes – le tronc cérébral et le cervelet. Mais personne n’a identifié les cellules sensorielles proposées qui contiennent de la magnétite.

D’autres groupes suggèrent une protéine dans la rétine appelée cryptochrome, qui détecte la lumière entrante, réagit également aux champs magnétiques. Mais l’équipe de Kirschvink soutient que ses nouveaux résultats font pencher la balance en faveur de la magnétite. Lorsqu’ils ont inversé leur champ magnétique pour pointer vers le haut, ses rotations n’ont plus provoqué de changement dans l’activité cérébrale. La magnétite, comme une aiguille de boussole, répond à la direction d’un champ, alors que le cryptochrome répondrait de manière identique aux champs de polarité opposée.

« Si les résultats sont réels, je pense que cela exclut le cryptochrome comme source de ces effets chez l’homme », dit Hore, bien qu’il puisse jouer un rôle chez d’autres animaux.

Mais un changement dans les ondes cérébrales est-il à lui seul la preuve d’un « sens » ? Certains ne sont pas convaincus. « Si je devais … mettre ma tête dans un micro-ondes et l’allumer, je verrais des effets sur mes ondes cérébrales », explique Thorsten Ritz, biophysicien à l’UC Irvine. « Cela ne veut pas dire que nous avons le sens des micro-ondes. »

Plus convaincante serait la preuve que le cerveau traite réellement les informations magnétiques d’une manière qui influence le comportement, dit Ritz. Il est intrigué par une étude d’une équipe de recherche sud-coréenne, publiée le mois dernier dans PLOS UN, qui a constaté qu’en l’absence d’indices visuels ou auditifs, les hommes qui avaient jeûné pendant environ 20 heures pouvaient parfois s’orienter dans une direction qu’ils associaient auparavant à la nourriture.

L’équipe de Kirschvink a des expériences en cours qui visent à découvrir les conséquences subtiles d’un sens magnétique, par exemple, la manipulation du champ magnétique pour biaiser la meilleure estimation d’une personne dans une direction cardinale. « Cela établirait vraiment de manière très solide que les humains ont un système magnétosensoriel à part entière », déclare Connie Wang, étudiante diplômée en neurosciences de Caltech, qui est la première auteure du nouvel article. L’équipe souhaite également tester si un entraînement minutieux pourrait faire prendre conscience des sensations magnétiques.

Si les humains utilisent vraiment un capteur à base de magnétite, il y a d’autres préoccupations à explorer, dit Kirschvink, comme si les aimants dans les casques d’aviation pourraient altérer le sens de l’orientation des pilotes, et si le champ magnétique puissant généré par les machines IRM pourrait en quelque sorte altérer notre magnétite.

Il y a trois ans, Kirschvink donnait un aperçu de ces résultats lors d’une réunion du Royal Institute of Navigation du Royaume-Uni, qui se réunit tous les 3 ans à Egham. Le 12 avril, lors de la prochaine réunion de la société, il montera sur scène pour défendre ses idées devant un public de sceptiques, les données en main. « Nous allons avoir une séance amusante », dit-il.


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