Mammifères, oiseaux, poissons : tout le règne animal entend grâce aux tympans

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Mammifères, oiseaux, poissons : tout le règne animal entend grâce aux tympans. Mais chaque classe a "inventé" cet outil séparément.

De nombreuses études paléontologiques le laissaient entendre : si tous les animaux ont des tympans, ceux-ci proviennent de processus évolutifs différents. Quand les vertébrés sont sortis des océans, ils ont suivi de nombreuses adaptations morphologiques. 

Si les paléontologues peuvent reconstituer le développement spectaculaire des osselets (le marteau, l’enclume et l’étrier) chez les mammifères et de l’unique os (la colonnette) chez les oiseaux, ils sont bien démunis devant l’absence sur les fossiles des tissus mous du tympan. Etait-il déjà présent chez l’ancêtre commun lors de la séparation des oiseaux et mammifères il y a environ 300 millions d’années ? Ou bien est-il apparu après cette séparation, les deux classes adoptant chacune de leur côté le même organe pour capter les sons ?

Comparaison de la formation du tympan en association avec les mâchoires chez la souris et le poulet. - A, B: chez la souris, comme chez le poulet, le tympan (rose) se forme à proximité de la jonction entre la mâchoire supérieure (jaune) et inférieure (bleue). - C, D: La transformation expérimentale de la mâchoire inférieure en mâchoire supérieure (deux mâchoires jaunes) résulte chez la souris en une absence de tympan (C) et en un tympan dupliqué chez le poulet (D).Kitazawa T., Takechi M., Hirasawa & al.

Pour en avoir le cœur net, une équipe de l’Université de Tokyo associée au Laboratoire Evolution des régulations endocriniennes (Muséum d’histoire naturelle/CNRS) a mené une expérimentation permettant de retracer l’origine embryonnaire du tympan. « Chez les mammifères, le tympan s’attache à un os de la mâchoire inférieure tandis que chez les oiseaux et les reptiles, il se lie à la mâchoire supérieure, détaille Giovanni Levi, responsable du laboratoire du Muséum. Nous avons utilisé une approche combinée de génétique chez la souris et de pharmacologie sur l’œuf chez le poulet afin d’induire la transformation de la mâchoire inférieure chez ces animaux en mâchoire supérieure».

Cette manipulation a donné les résultats escomptés. En absence de mâchoire inférieure, le tympan n’a pas pu se former chez les souris tandis que les poulets se sont vus dotés de deux tympans.


Les chercheurs ont par ailleurs étudié le développement embryonnaire du tympan chez la souris et le poussin en comparant l’emplacement du gène commandant l’endroit de la mâchoire à partir duquel va se former le tympan. Et cet emplacement est bien inférieur chez le poulet par rapport à la souris. 

Ce résultat valide les hypothèses des paléontologues. Le développement du tympan est bien associé à la mâchoire inférieure chez les oiseaux et à la mâchoire supérieure chez les mammifères. Le tympan est donc apparu indépendamment et à deux reprises au cours de l’évolution. Pour un avantage certain: nous pouvons écouter le chant des oiseaux et ceux-ci nous entendent arriver.

Faire un parallèle entre l’histoire évolutive et le développement embryonnaire d’animaux actuels est une approche typique de la biologie évolutive du développement qui permet d’étudier la complexité des organismes à travers l’étude comparée des gènes qui régulent leur développement. Giovanni Levi compte utiliser cette approche pour comprendre comment les mâchoires ont évolué pour être complémentaires et synchronisées lorsqu’elles se rencontrent. Et il se pose la même question sur l’évolution des organes sexuels.



Sciences et avenir 10/5/2015