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Il est facile de considérer les pupilles comme de simples trous qui s’élargissent dans l’obscurité et se rétrécissent à la lumière. Mais si vous regardez le règne animal, vous verrez une variété de formes de pupilles : des fentes verticales chez les chats et les serpents, des rectangles horizontaux chez les chèvres et les chevaux, et des croissants en forme de W chez les seiches, par exemple. Le forme de la pupille d’un animal peut révéler beaucoup de choses sur la façon dont cet animal voit et sur ce dont il a besoin pour survivre.
Dans un système optique parfait, la forme de la pupille ne devrait pas avoir beaucoup d’importance. « Dans un monde idéal, la façon dont l’optique est généralement enseignée n’a aucune importance pour l’élève, car de toute façon, toute la lumière devrait arriver à un point précis », a déclaré Jenny Lireneuroscientifique visuel à l’Université de Newcastle au Royaume-Uni
Mais les vrais yeux sont imparfaits : la lumière traversant la pupille crée une diffraction et une défocalisation que les différentes formes de pupille résolvent de différentes manières. « En fait, cela s’avère très compliqué », a déclaré Read.
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Un facteur important est la profondeur de champ, Marty Banquesprofesseur émérite d’optométrie à l’Université de Californie à Berkeley, a déclaré à Live Science. Son Étude de 2015 dans la revue Science Advances a été le premier à expliquer systématiquement pourquoi l’orientation de la pupille d’un animal est importante pour la survie.
La profondeur de champ est plus facilement illustrée par un objectif d’appareil photo, où l’ouverture de l’appareil photo fait office de pupille. Une ouverture étroite crée une image où les choses sont nettes à la fois loin et près de l’appareil photo. Une grande ouverture met au point un objet et rend tout flou au premier plan et à l’arrière-plan. Mais lorsqu’une pupille n’est pas parfaitement ronde, elle peut produire davantage de variations de mise au point, et les yeux de certains animaux en profitent.
Embuscades aux prédateurs, comme chats et serpentsont des yeux tournés vers l’avant qui jugent la distance en comparant les légères différences entre leurs deux points de vue – un processus appelé stéréopsie. Étant donné que les yeux sont côte à côte, les différences apparaissent plus clairement le long des bords verticaux, ce qui signifie que ces bords doivent être nets.
« Comment vous assurez-vous qu’ils sont nets ? Eh bien, vous (rétrécissez) la pupille et vous augmentez la profondeur de champ », a déclaré Banks. « Mais ils n’ont besoin de le faire que pour les contours verticaux. Il est donc très astucieux d’arrêter la pupille horizontalement et de la laisser grande ouverte verticalement, car pour les autres contours pour lesquels la stéréopsie n’est pas utile, comme pour les contours horizontaux, ils peuvent désormais utiliser le flou pour estimer la distance. »
C’est pourquoi les pupilles des prédateurs en embuscade ont la forme de fentes : réduire la pupille horizontalement facilite la stéréopsie, tandis que l’élargir verticalement les aide à estimer la profondeur à partir du flou.
Cependant, cela fonctionne mieux pour les prédateurs proches du sol. Les grands prédateurs, comme les lions et les tigres, ont tendance à avoir des pupilles rondes car ils regardent le sol sous un angle plus prononcé, ce qui réduit l’avantage du flou pour estimer la distance.
Les proies ont des priorités de survie différentes, et la forme de leurs pupilles le reflète.
« Pour les proies, c’est plus une question de champ de vision que de netteté de l’image », a déclaré Banks. « Ils doivent pouvoir voir panoramiquement le sol car la plupart des prédateurs qui s’approcheront d’eux seront au sol. »
En revanche, les yeux des proies comme les chèvres, les moutons et les chevaux ont tendance à être positionnés sur les côtés de leur tête, et leurs pupilles ont la forme d’une barre – large horizontalement et courte verticalement. Cette forme large laisse entrer plus de lumière du plan horizontal devant et derrière eux pour les aider à scruter leur environnement, tandis que la courte ouverture verticale accentue les contours horizontaux – fondamentalement à l’opposé de ce que font les yeux des prédateurs.
Mais il y a un problème : une proie qui baisse la tête pour brouter tournerait ses pupilles horizontales sur le côté et ruinerait sa capacité à scruter l’horizon. Cependant, ces animaux ont développé une solution surprenante, a découvert Banks : lorsque la tête de l’animal change d’orientation, ses yeux tournent dans ses orbites pour compenser.
« Ils ont développé cette capacité à bouger leurs yeux dans des directions opposées des deux côtés de la tête pour garder la pupille parallèle au sol », a déclaré Banks.
Il existe d’autres animaux avec des formes de pupilles encore plus étranges, notamment dans la mer. Les seiches, par exemple, ont des pupilles en forme de W. Les scientifiques n’ont toujours pas de réponses définitives à cette question.
« Certaines personnes ont fait valoir que cela les rendait moins visibles pour les autres animaux », a déclaré Banks. « Je ne suis pas sûr de croire qu’un W serait plus difficile à voir qu’un cercle. »
Autres théories suggèrent que ces formes de pupilles pourraient aider à réduire la lumière provenant du dessus afin de minimiser la diffusion et d’améliorer le contraste. Un première théorie a proposé que la forme puisse aider à la perception des couleurs : les seiches n’ont qu’un seul photopigment, ce qui devrait signifier qu’elles ne voient qu’en noir et blanc, malgré leurs couleurs éblouissantes et leur talent pour le camouflage.
L’étude de Banks s’est concentrée sur les animaux terrestres et il a reconnu que de nombreuses pupilles aquatiques restent inexpliquées. Read soupçonne que les inconnues vont encore plus loin. « Cela vous fait réfléchir aux autres capacités que peuvent avoir les yeux des animaux et dont nous n’avons aucune idée », a-t-elle déclaré.
