Le nez glacé de votre chien peut être un capteur pour détecter la chaleur à distance

L’incroyable nez canin est plus impressionnant que nous ne le pensions, démontrant la capacité de détecter un faible rayonnement infrarouge à distance, selon de nouvelles recherches.

Le rhinarium – la pointe froide, humide et nue du museau d’un chien – est capable de détecter un faible rayonnement thermique, recherche publié aujourd’hui dans Scientific Reports. Le nez canin, par conséquent, en plus de capter les parfums, sert efficacement de capteur de rayonnement thermique. Au lieu de détecter la chaleur par conduction (contact direct entre les surfaces) ou par convection (chaleur transférée via un milieu tel que dans l’air), le nez pourrait être en mesure de détecter directement le faible rayonnement infrarouge émis par un corps ou un objet chaud par le biais de photons. Cette capacité pourrait aider le carnivore à détecter les proies à sang chaud. Cette capacité a été découverte par une équipe collaborative de l’Université de Lund en Suède et de l’Université Eötvös Loránd en Hongrie, qui sont les premières à signaler cette capacité chez des chiens ou tout autre mammifère carnivore d’ailleurs.

D’autres mammifères, tels que les taupes et les ratons laveurs, ont la rhinaria, qu’ils utilisent pour la sensibilité tactile. Ce type de sensibilité, cependant, est réduit chez les mammifères atteints de rhinaria froide, tels que les chiens, ce qui conduit les scientifiques à soupçonner que le rhinarium canin est utilisé pour autre chose que le toucher.

Cela dit, il existe une exception dans le règne animal: les vipères à fosse, qui sont parfois appelées serpents crotalins. Ces reptiles ont des fosses sensibles situées entre chaque œil et narine qui fonctionnent de manière plus optimale à basse température, permettant aux serpents de frapper leurs proies avec une précision incroyable.

Inspirés par les vipères à fosse, les chercheurs, dirigés par Anna Bálint de l’Université de Lund, se sont demandé si les loups et autres carnivores qui chassent de grands mammifères pourraient également avoir la capacité de détecter les signaux infrarouges faibles émanant de leurs proies chaudes.

Maintenant, la capacité de détecter la chaleur à distance peut ne pas sembler être un gros problème. Un humain tenant une main au-dessus d’un poêle chaud peut très certainement ressentir la chaleur. La différence ici, selon Bálint, concerne les différents mécanismes de transfert de chaleur, dont il existe au moins trois types de base: la conduction thermique, la convection thermique et le rayonnement thermique.

En conduction, la chaleur est transférée par le contact direct entre deux objets, tandis qu’en convection la chaleur est transférée à travers un milieu, comme un fluide ou un gaz. Pour le rayonnement, la chaleur est transférée via les photons sous forme de rayonnement électromagnétique et peut même se produire dans le vide, a déclaré Bálint à Gizmodo dans un courriel.

« Donc, nous, les humains – et aussi les chiens – avons des thermorécepteurs dans notre peau, et nous pouvons sentir la chaleur par tous les moyens de transfert de chaleur », par exemple, nous « pouvons sentir la chaleur du soleil sur notre peau grâce au rayonnement thermique », a écrit Bálint. « La différence ici est qu’il s’agit d’un rayonnement thermique de très faible intensité – ou d’un rayonnement thermique faible – car la température des corps mammifères qui l’émettent n’est pas très élevée, contrairement au Soleil par exemple. » Cela signifie qu’un animal doit avoir «des capteurs très sensibles pour le détecter», a-t-elle déclaré à Gizmodo.

Bálint et ses collègues ne savent pas encore comment ce sens pourrait fonctionner chez les chiens, mais ils savent que, parmi les animaux très sensibles à la chaleur tels que les serpents crotalins, le «mécanisme de réception du rayonnement thermique n’est pas qualitativement différent des autres types de la thermoréception, c’est tout simplement beaucoup plus sensible », a-t-elle déclaré.

Pour tester cette hypothèse selon laquelle les carnivores pourraient utiliser leur rhinaria pour détecter un faible rayonnement thermique, les chercheurs ont effectué deux séries de tests chez les chiens, qui partagent un ancêtre évolutif commun récent avec les loups modernes.

Le premier test, qui a eu lieu à l’Université de Lund, a impliqué trois chiens qui ont été formés pour détecter la chaleur émanant d’un objet. Cet objet mesurait 102 millimètres (4 pouces) de large et était chauffé à environ 11 à 13 degrés Celsius de plus que la température ambiante, ce qui était censé imiter la température corporelle d’un mammifère à fourrure. Un deuxième objet, le contrôle, avait une température neutre égale à l’environnement ambiant.

Pendant le test, ces deux objets ont été placés à environ 1,6 mètre (5,2 pieds) des chiens, ce que les chercheurs ont décrit comme une distance de chasse raisonnable. Les chiens devaient alors détecter l’objet le plus chaud, mais à cette distance. Surtout, les objets n’étaient pas visuellement reconnaissables – les deux étaient recouverts du même ruban électrique noir, et les maîtres eux-mêmes ne savaient pas lequel des deux objets était le bon (ils n’ont donc pas pu influencer les chiens, même inconsciemment).

« Les trois chiens ont pu détecter des stimuli de faible rayonnement thermique dans des expériences en double aveugle », selon l’étude.

La deuxième phase du test, tenue à l’Université Eötvös Loránd, a vu 13 chiens placés à l’intérieur d’un scanner IRMf. Les chiens ont été exposés à des objets similaires – un chaud et un à température ambiante – tandis que leur cerveau a été scanné. Lorsqu’il est exposé à l’objet chaud, le cortex somatosensoriel gauche dans leur cerveau s’allume, indiquant une réponse neuronale accrue au stimulus thermique plus chaud.

« Démontrer qu’il existe une région du cortex qui est plus sensible à un objet plus chaud qu’à un objet à température ambiante complète et apporte un soutien supplémentaire aux résultats comportementaux », a déclaré Bálint.

Pris ensemble, ces preuves suggèrent que les chiens, et peut-être les loups et autres carnivores atteints de rhinaria froide, sont capables de détecter un faible rayonnement thermique à distance et que cette information pourrait aider à la chasse. Les chauves-souris sont le seul autre mammifère ayant une capacité similaire, et elles utilisent cette compétence pour trouver des zones cutanées riches en sang.

Le rhinarium a été identifié comme l’organe le plus probablement responsable de la capacité, car aucun autre morceau d’anatomie canine, comme les yeux, n’a été jugé capable de l’exploit, selon les chercheurs.

« Il n’y a que deux morceaux de peau nue sur le visage du chien qui peuvent recevoir un rayonnement thermique: les yeux et le rhinarium », a écrit Ronald Kröger, co-auteur de l’étude et chercheur à l’Université de Lund, dans un e-mail à Gizmodo. « Les yeux ne sont pas adaptés pour recevoir des rayons infrarouges, car les structures sensibles sont cachées derrière une épaisse couche de tissu. »

Plus important encore, les chercheurs n’ont pas effectué de test pour voir si cette capacité nouvellement découverte aide réellement les chiens à trouver des proies. Les chiens ont pu détecter les objets chauds à une distance de 1,6 mètres, ce qui semble être une distance relativement proche. Comment cette capacité pourrait aider dans un scénario de chasse réel reste une question sans réponse.

Dans le même temps, aucun mécanisme cellulaire ou moléculaire n’a été identifié dans la nouvelle recherche qui pourrait être attribué à cette capacité, et les chercheurs n’ont pas non plus mesuré les longueurs d’onde exactes auxquelles les chiens sont sensibles. Cela dit, Kröger soupçonne que les cellules spéciales du rhinarium sont sensibles aux photons infrarouges, très probablement à des longueurs d’onde inférieures à 7 micromètres.

« Le mécanisme exact de la thermoréception n’est pas encore clair », a déclaré Bálint à Gizmodo. « La structure du rhinarium du chien est différente de celle des organes sensibles aux infrarouges connus, tels que les organes des fosses sensibles aux infrarouges des serpents crotalins, il se peut donc que les mécanismes cellulaires-moléculaires sous-jacents soient différents. »

Recherche futureh devrait maintenant se concentrer sur ces lacunes, et considérer également d’autres mammifères. Pour l’avenir, Bálint a déclaré que son équipe aimerait déterminer les limites et le seuil du sens, étudier les détails moléculaires du processus et tester les capacités d’autres espèces.

En effet, le fait que les chiens puissent ressentir un faible rayonnement thermique est une révélation fascinante, qui mérite certainement une étude plus approfondie. La prochaine fois que votre chien vous piquera avec son nez humide et inconfortablement glacial, vous pourrez peut-être mieux apprécier la physique au travail.