sciences (150): comment se forme le pénis ?

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Cette intéressante question n’avait pas reçu jusqu’ici l’attention qu’elle méritait, si l’on en croit le biologiste Patrick Tschopp, de l’université Harvard. Cette équipe de chercheurs a étudié la formation des organes génitaux externes chez les animaux terrestres, reptiles, oiseaux et mammifères.


Embryon de serpent; les deux pénis se forment à l'emplacement des membres postérieurs absents Patrick Tschopp/Harvard Medical School

Dans une étude qui vient de paraître dans Nature (5 novembre), Tschopp et ses collègues montrent qu’en adoptant un mode de vie terrestre, les animaux ont du adapter simultanément leur appareil locomoteur et leurs organes reproducteurs. L’évolution du pénis est étroitement liée au développement des membres, et l’organe génital se forme à partir des mêmes cellules que celles qui donneront les membres postérieurs ou la queue, selon les espèces.

Les chercheurs de Harvard ont décortiqué le développement du pénis chez des embryons de lézards, de serpents, de poulets et de souris. Chez les lézards, l’organe se forme à partir des mêmes cellules que celles qui vont devenir les pattes arrière ; chez les serpents, c’est la même chose, sauf que les pattes ne se forment pas et « régressent » au cours du développement embryonnaire. Chez le poulet, le pénis est issu d’une combinaison de cellules destinées à former la queue et de cellules destinées à former les membres postérieurs. Chez la souris, ce sont des cellules de la future queue qui sont mise à contribution pour fabriquer l’organe génital.

Bien que l’origine cellulaire du pénis ne soit pas la même chez les reptiles, les oiseaux et les mammifères, Tschopp et ses collègues ont identifié un mécanisme commun aux trois classes. Chez tous ces animaux, le cloaque, cavité destinée à devenir le bout de l’intestin, joue un rôle crucial dans la formation de l’organe génital externe. En effet, le développement du pénis est amorcé, dans les trois cas, par des signaux émis par le cloaque. Si les cellules « recrutées » pour fabriquer le pénis diffèrent, c’est que l’emplacement du cloaque n’est pas le même chez les différentes espèces.

Ainsi, dans l’embryon de souris, le cloaque est situé derrière la future queue, ce qui explique que ce soit des cellules destinées à devenir la queue qui sont exploitées pour former le pénis. Le cloaque du serpent se trouve près de l’emplacement où devraient pousser les pattes arrières – qui ne se développent pas comme on l’a vu ; résultat, le serpent se voit doté de deux pénis au lieu d’un (mais il ne peut en utiliser qu’un à la fois lorsqu’il s’accouple).

Pour démontrer le rôle du cloaque, Tschopp et ses collègues ont fait une expérience remarquable : ils ont prélevé du tissu cloacal sur un embryon de poulet et l’ont réimplanté sur cet embryon ailleurs qu’à l’emplacement normal, en l’occurrence sur le membre postérieur. Ils ont alors observé que se formaient des bourgeons cellulaires correspondant à la formation d’un pénis, qui normalement ne seraient pas apparus à cet emplacement. Ils n’ont pas laissé l’embryon se développer au-delà de ce stade, mais l’expérience confirme que les signaux émis par le cloaque déterminent les cellules qui sont utilisées par l’embryon en développement pour former le pénis.

Selon Patrick Tschopp, l’un des aspects les plus intéressants de cette recherche est le lien qui apparaît entre le formation des membres et celle du pénis, qui dépendent d’un même ensemble de gènes régulateurs. Ce lien pourrait avoir un intérêt médical : « On a déjà observé que des bébés qui naissent avec des malformations des membres ont souvent aussi des malformations des organes génitaux, explique-t-il au Boston Globe. On savait qu’il y avait un lien génétique, et nos travaux pourraient permettre de mieux comprendre ce lien. »

Si la recherche de l’équipe de Harvard éclaire l’évolution du pénis chez les animaux terrestres, elle n’explique pas l’origine de l’organe : une étude récente, publiée aussi dans Nature, a montré que des poissons copulaient déjà il y a 385 millions d’années, probablement en se plaçant de côté, et en utilisant un appendice dont les détails anatomiques restent mystérieux.

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