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Bien que plusieurs variétés de caméléons soient capables de modifier rapidement la couleur de leurs écailles dans un grand nombre de teintes, ils ne le font en général pas pour se camoufler. La plupart des espères utilisent cette aptitude comme mécanisme de communication sociale. Leur pigmentation est plus souvent une réaction à certains facteurs comme la nourriture ingurgitée, la température, l’état émotionnel ou hormonal. Par exemple, les femelles portantes ont une couleur caractéristique qui signale aux mâles de les laisser tranquilles alors que les mâles courtisans vont se parer de couleurs vives et claires. Autre exemple, un caméléon peut devenir plus foncé s’il a besoin de mieux capter la lumière du soleil pour se réchauffer.
Deux mécanismes complémentaires sont à l’œuvre pour créer une palette aussi riche : les pigments colorés, comme dans une peinture, rendent les couleurs rouges, jaunes et brunes de la robe de ce reptile. En complément, la couleur bleue est créée par un jeu d’interférence lumineuse avec des nanostructures contenues dans les cellules de la peau du caméléon. C’est un phénomène semblable qui fait apparaitre tout un spectre de couleurs sur un CD : on appelle cela une couleur structurelle.
En 2015, deux chercheurs de l’université de Genève, Michel Milinkovitch et Dirk van der Marel, ont démontré que ces changements de couleur sont le fait de cellules dermiques appelées iridophores. Ces cellules contiennent des nano-cristaux qui réfléchissent des couleurs différentes selon l’état de contraction de petits muscles. Ils ont prouvé aussi l’existence d’un « bouclier thermique » constitué de cellules réfléchissant les infrarouges pour protéger le reptile de la surchauffe.
D’une certaine manière, et dans une mesure beaucoup plus élémentaire, nos poils qui se dressent sous l’effet de la peur ou du froid relèvent du même mécanisme. Face à ces reptiles, nous pouvons nous considérer comme passablement sous-développés à ce niveau-là.