Essuyons quelques préjugés sur les éponges.

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Souvent vues comme des animaux très simples, pour peu qu’on sache que ce sont des animaux, les éponges subissent une grande injustice. Auparavant considérées comme le « chainon manquant » entre les végétaux et les animaux, on les retrouve encore reléguées aux premiers chapitres de tout livre universitaire de zoologie qui se respecte. Et même si cette vision en échelle est (en principe) révolue, le fait que les livres de zoologie commencent généralement par les éponges pour finir par les vertébrés, participe au maintient de cette idée. Pourtant, malgré leur aspect végétatif, les éponges sont bien des animaux. Bon, déjà c’est quoi un animal ? Pour faire simple, c’est un organisme multicellulaire qui se nourrit d’autres organismes, qui produit du collagène, et avec au moins une phase mobile. Quoi, des éponges qui bougent ? Pourtant ce sont des organismes fixés sans muscles ni système nerveux. Mais la larve est ciliée et nage : on a bien une phase mobile. Tout ceci n’est pas très impressionnant mais attendez la suite…
Une belle image d’éponge, parce que les prochaines le seront moins mais plus dans le contexte… Source : éponge jolie.
Trêve de blabla sur cette injustice que doivent essuyer les éponges, j’ai déjà évoqué ça dans un article précédent (cf. article complexité, et ce sera en trame de fond de cet article, vous vous en doutez). Rentrons dans le vif du sujet, ce n’est pas une découverte récente, mais les éponges bougent bel et bien. Oui, je l’ai déjà dit, la larve ne fait pas que larver, mais l’adulte aussi peut se « déplacer » et se contracter. En fait ce comportement est connu depuis longtemps et a même été reporté par Aristote ! Mais depuis tout ce temps, malheureusement, l’origine de ces mouvements est encore mal connue. Cependant, une étude récente parue dans le journal « Invertebrate Biology » (Bond, 2013) décrivait les mouvements d’une éponge calcaire (groupe qui n’a pas été tellement étudié) : Leucosolenia botryoides. Ça a été pour moi l’occasion de me pencher un peu sur le problème et de le partager avec vous. Mais à quoi donc peuvent ressembler les mouvements chez une éponge ? Voyez plutôt :

Impressionnant non ? Oui bon, c’est du “time-lapse”, en gros du super accéléré (pour du time-laps un peu plus esthétique, mais pas dans le sujet, vous pouvez aller voir ici).  Le mouvement est bien connu chez les autres animaux. Il est en général effectué de deux manières : le battement de cils (en milieu aquatique) ou les contractions musculaires. Chez l’éponge adulte, les cils sont connus et sont associés à des cellules appelés choanocytes. Mais autant qu’on sache (ou du moins que je le sache), ça participe aux mouvements d’eau au sein de l’éponge mais pas au mouvement de l’éponge au sein de l’eau. Et malheureusement, il n’y a pas de muscles chez les éponges… Tout ceci reste donc bien mystérieux…

Schéma général d’une éponge. Remarquez l’absence de muscles et de système nerveux. Et pourtant… Source: schéma super sérieux.
Deux théories se sont longtemps affrontées pour expliquer les contractions chez les éponges, mais pour cela il faut revoir quelques points sur la morphologie générale d’une éponge On trouve au sein du « mésohyle », la couche centrale de l’animal, des cellules en forme étoilées appelées « actinocytes ». L’extérieur de l’éponge quand à lui est couvert de cellules appelées « pinacocytes » . En fait le débat a longtemps été mené pour savoir si les actinocytes ou les pinacocytes étaient responsables des contractions. En gros si c’était une diminution de volume ou de surface ! Pour vous donner une orientation du débat, les actinocytes étaient auparavant appelés myocytes de myo = muscle… Un peu biaisé…
Coupe transversale du tissus d’une éponge. L’extérieur est en haut, l’intérieur en bas. « ex » et « en » sont respectivement les exopinacocytes et les endopinacocytes. « ac » sont les actinocytes présents dans le mésohyle. Source: intimité de l’éponge.
Le mécanisme de contraction des éponges a été étudié en détails chez l’espèce Tethya wilhemlma grâce à la microtomographie (une méthode récente d’imagerie) et des coupes histologiques. Ces méthodes ont l’air plus complexes que l’animal lui-même mais laissent penser que les contractions, du moins chez cette espèce, sont majoritairement produites par les pinacocytes, autant au sein des canaux internes (souvenez vous que les éponges ont un ensemble compliqué de canaux) que de la couche extérieure. Alors, les actinocytes servent-ils au mouvement ou non ? Dans tout mouvement musculaire (bien qu’ici ça n’en soit pas), il faut un agoniste pour créer le mouvement, et un antagoniste, pour revenir à la position initiale. Dans ce cas ce seraient les actinocytes qui joueraient le rôle d’antagoniste, mais leur rôle resterait « auxiliaire » dans la contraction (ou plus justement, dans la décontraction).

Ces mouvements ont plusieurs fonctions supposées. Ils semblent périodiques chez certaines espèces et aideraient à l’expulsion de déchets (nourriture et débris cellulaires). Dans d’autres cas ils contribueraient peut-être à empêcher les autres animaux de trop les taquiner. Il a été montré en laboratoire que lorsque l’on retirait les autres animaux, les éponges arrêtaient complètement de se contracter. Vous doutiez-vous que les éponges étaient timides ?
Tethya wilhelma, une éponge qui se contracte beaucoup. En haut, le degré de contraction. En bas les animaux en situation naturelle. Ne sont-elles pas mignonnes les pitites bouboules ? Source : contraction Tethya (en haut), Tethya s’amusant (en bas).
Bon, mais jusque là on a rien de super impressionnant, l’éponge de ménage aussi se contracte quand vous la serrez, et se décontracte ensuite toute seule, rien de plus fou que ce qui traîne derrière votre évier. Ceci dit, comme je suis totalement impartial, je veux vous convaincre que les éponges c’est génial et super vif (ok, relativement… ok, c’est quand même super lent, mais au moins ça bouge). Et pour ça, je vais vous décrire deux modes de déplacement des éponges parmi d’autres.

La première est rigolote et a été décrite récemment (fin 2013, comme quoi ya encore du progrès à faire sur la connaissance de ces animaux). Beaucoup d’éponges possèdent des spicules, de petits éléments squelettiques au sein de leurs tissus. La diversité et la complexité des spicules (voir ici ) est parfois étonnante, et toute personne prétendant que les éponges sont simples (animaux inférieurs, primitifs, basaux, vieux, comme vous voulez), n’a manifestement jamais eu à apprendre le nom des principaux spicules pour un examen. Mon vieux tonton zoologiste « gradiste » théorique (ça m’arrange pour le récit d’inventer un zoologiste super rétrograde) se demandera pourquoi s’emmerder à avoir plein de spicules différents quand on est un animal mou, informe et simple. Moi-même je n’ai pas la réponse, mais en plus d’avoir une fonction de soutien, il a été montré qu’ils ont une fonction de locomotion ! Ils permettraient de s’accrocher au substrat et de se tracter. Des parties entières de Leucosolenia botryoides, constituées d’une multitude de tubes, peuvent se déplacer de concert dans la même direction ! Les mouvements des spicules seraient dus à celui des cellules du mésohyle (la « chair » de l’éponge).
Leucosolenia, une éponge qui rampe grâce à ces spicules (en bas). Des bouquets entiers de tubes (visibles en haut) peuvent bouger tous ensemble ! J’espère que vous êtes ébahis ! Source: bouquet d’éponge (en haut). Ptitspicules (en bas)
L’autre manière de se déplacer est plus complexe. Elle est due à la somme du mouvement de toutes les cellules. L’éponge se déplace alors sur le substrat et au sein de l’animal, c’est un réarrangement total de l’ensemble de l’éponge qui se produit. Il a été montré que la plupart des cellules, les pinacodermes comme les cellules du mésohyle, bougent à différentes vitesses selon leur type cellulaire. Les cellules du mésohyle étant les plus mobiles. Pour résumer, les cellules du mésohyle sont les cellules principalement mobiles, et les pinacocytes sont plus contractiles. On trouve dans le mésohyle au moins quatre types de cellules ayant leur propre morphologie, leur propre répartition, et leur propre vitesse. Autant dire qu’il en faut de l’organisation pour mettre tout ça en mouvement ! Dans ce lent chaos dynamique, il y a aussi les spicules. Bien sûr, les spicules ne bougent pas eux même (ce ne sont pas des cellules, mais des structures minéralisées), mais elles sont entraînées par les cellules du mésohyle. Ces dernières se regroupent autour des spicules et les mènent vers la bordure de l’éponge. Elles s’organisent ensuite de manière parallèle et s’accrochent au substrat (grâce à des cellules qui les entourent) et se positionnent comme des mâts de tente !

Ephydatia fluviatilis,  une des éponges d’eau douce pourtant discrète. En son sein c’est un méli-mélo de cellules bougeant dans tous les sens de manière ordonnée ! Source : l’éponge qui cache bien son jeu.
Alors, quels mécanismes permettent d’organiser tout ça vu que les éponges n’ont pas de système nerveux ? Déjà, on suppose qu’il existe des mécanismes de reconnaissance cellulaire qui permettent aux cellules d’un même type de se regrouper et de bouger de concert. Mais il y a aussi des mécanismes qui rappellent le fonctionnement du système nerveux (quand bien même il n’y en a pas). Certaines éponges (pas toutes, selon les connaissances actuelles) utilisent des potentiels d’action pour permettre la communication entre les cellules, c’est-à-dire des différences de charges électriques entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Pour l’instant aucune technique ne permet d’étudier correctement ces propriétés chez les éponges. Ceci dit, certaines études d’expression fonctionnelle de gènes (où on joue avec les gènes d’éponges) montrent qu’il y a effectivement, chez l’éponge Amphimedon queenslandica, la présence de canaux à ions sélectifs. Ces canaux laissent passez uniquement certains ions ce qui régule les différences de charges. Cela laisse penser que certaines membranes cellulaires chez cette espèce auraient une spécialisation électrochimique. De plus, un grand nombre de neurotransmetteurs (les molécules impliquées dans le système nerveux) connus chez les autres animaux sont exprimés chez certaines éponges. Au final, morphologiquement, les neurones ne semblent pas exister chez les éponges, mais fonctionnellement c’est une autre histoire qu’il reste à résoudre.

Amphimedon queenslandica, l’éponge qui a presque un système nerveux…. En bas une image des embryons qu’elle incube. Parce que oui, en plus de tout ça certaines éponges accordent des soins parentaux ! Source : l’éponge presque maligne.
Alors quelles réflexions peut-on en tirer ? Quand j’ai commencé à écrire l’article (y’a un bout de temps), j’avais juste en tête de parler de mouvement chez les éponges pour montrer, comme d’hab, que tous les animaux son choupis et cool. Mais entre temps un article est paru dans la célèbre revue scientifique Science (vous pouvez aller voir sur SSAFT), ce qui est une bonne occasion de placer cet article dans une perspective évolutionniste. Pour faire simple, selon cet article paru dans Science, les éponges sont plus proches de nous que les cténaires (les cténaires sont des animaux qui ressemblent superficiellement aux méduses, mais sont organisés très différemment). Pour formuler ça autrement, les cténaires sont les animaux les plus éloignés de nous, contrairement aux éponges (le fait que les éponges soient les animaux les plus éloignés de nous est majoritairement supposé). Tout ça peut sembler obscur, mais les cténaires, en plus d’être magnifiques, ont un système nerveux et des muscles. Ça supposerait deux choses : soit les muscles et le système nerveux sont apparus de manière indépendante chez les cténaires et les autres animaux qui en sont pourvus, soit les éponges ont perdu les muscles et le système nerveux. L’article de Science favorise l’hypothèse que les éponges auraient perdu tout ça. A première vue pourquoi pas, après l’article que vous venez de lire, on peut penser que les éponges ont encore des traces de ces systèmes d’organes. Ceci dit, de mon point de vue, ça me semble étrange de perdre toutes ces structures pour retrouver de manière tordue toutes les fonctions associées. En ce sens, l’hypothèse de la réversion me semble d’autant plus tirée par les cheveux que ce sont des structures importantes, intégrées et qu’en plus la fonction est conservée chez les éponges par des mécanismes divers. Quand à la convergence du système nerveux et musculaire entre cténaires et la plupart du reste des animaux… Ça me semble très peu probable. Mais ce n’est qu’une impression personnelle. Reste que ce sont des résultats récents et qu’il faudrait attendre de voir comment la communauté scientifique interprète et commente ces résultats.
Un arbre résumant les débats récents. Ici la topologie qui a été trouvée dans le dernier article sur le sujet. Beaucoup de zoologistes auraient des choses à redire. C’est un débat passionnant et passionné. Source : l’arbre qui fait parler.
Toujours est-il qu’en biologie les apparences sont trompeuses et qu’il est dur de juger de la complexité d’un organisme qui nous est éloigné avec nos yeux d’humains. Quelle que soit la position phylogénétique des éponges, il n’y a pas de doute qu’elles ont encore beaucoup de surprises à nous dévoiler ! Que ce soit des réversions ou des conditions primitives quant à l’absence de système nerveux et musculaire, elles n’en sont pas moins mobiles et surprenantes à leur manière !
Et puis parceque j’ai mis trop de temps à publier cet article (fêtes, reprise après les vacances etc.), un article sur la sensation chez les éponges est encore paru entre temps : http://www.biomedcentral.com/1471-2148/14/3/abstract, avec une vidéo d’une éponge qui éternue…
Pour aller plus loin :

Un article très récent sur SSAFT sur la position phylogénétique des éponges (et des cténaires) : http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post/2013/12/13/De-notre-relation-avec-Bob-lEponge
Un article que j’ai écrit il y a trois ans sur les éponges sur mon blog de zoologie : http://nicobola.blogspot.fr/2010/10/les-spongiaires.html
Un article sur ce blog qui discute, en partie, de la complexité des éponges : http://fish-dont-exist.blogspot.fr/2012/03/evolution-et-complexite-ce-nest-pas.html
Bibliographie :
Bond C. 1992. Continuous Cell Movements Rearrange Anatomical Structures in Intact Sponges. The Journal pf Axperimental Zoology, 263:284-302.
Bond C. 2013. Locomotion and contraction in a asconoid calcareous sponge. Invertebrate Zoology. 132(4):283-290.
Nickel M. 2010. Evolutionary emergence of synapic nervous systems : what can we learn from the non-synaptic, neverless Porifera ? Invertebrate Biology, 129(1):1-16.
Nickel M., Scheer C., Hammel J. U., Herzen J. et Beckmann F. 2011. The contractile sponge epithelium sensu lato – body contraction of the desmonsponge Tethya wilhelma is mediated by the pinacoderm. The Journal of Experimental Zoology, 214:1692-1698.
Ryan J. F., Pang K., Schnitzler C.E., Nguyen A-D., Moreland R.T., Simmons D.K., Koch B.J., Francis W.R., Havlak P,. SmithS.A. et al. 2013. The Genome of the Ctenophore Mnemiopsis leidyi and Its Implications for Cell Type Evolution. Science, 342(6164). 
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De notre relation avec Bob l’Eponge

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Il y a (déjà) 2 ans de cela, lors d’une émission pour Podcast Science sur l’arbre du vivant, j’avais évoqué en passant une controverse concernant les relations de parenté entre les animaux (dont le pseudo chez les scientifiques est ‘métazoaires’). Je m’autocite: Quels sont donc les différents groupes de métazoaires? Et bien là,… Lire De notre relation avec Bob l’Eponge Continue reading

Un crâne qui simplifie l’évolution humaine?

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Crâne du petit dernier découvert sur le site de Dmanisi. [1]

Récemment la découverte d’un nouveau crâne sur le célèbre site de Dmanisi en Géorgie a mis un saint coup de pied à l’arrière train de certains paléoanthropologues ayant la sale manie de nommer une nouvelle espèce d’Hominidé à chaque fois qu’ils découvrent un nouveau fossile. Ce fut d’ailleurs parfois le cas avec les premiers fossiles de Dmanisi souvent nommés Homo georgicus c’est-à-dire en usant d’une nomenclature habituellement réservée à une espèce à-part-entière. Or bien évidemment même si les divers représentant fossiles du genre Homo diffèrent de manière plus ou moins sensible rien ne permet d’affirmer qu’ils n’étaient pas interféconds. Rien ne permet souvent d’exclure le fait qu’ils aient pu être les simples «variations régionales» d’une seule et même espèce.

Exemple de construction phylogénétique de différents fossiles de représentants du genre Homo. Cette inférence phylogénétique basée sur les caractères morphologiques des dits fossiles n’est pas dénoué de tout fondement, mais hélas elle demeure hautement spéculative et incertaine car ayant des bases extrêmement fragiles lié à un faible échantillonnage et une ignorance des variations intra-spécifique et même intra-populationnelles. Car certains des représentants fossiles du genre Homo représentés ici pourraient appartenir à une seule et même espèce et avoir été reliés par de nombreux flux de gènes ce qui rendrait le présent arbre phylogénétique inexact et obsolète! Plus généralement nous ignorons également les liens et distances de parentés entre les différents spécimens fossiles retrouvés et les hypothétiques populations auxquelles appartenaient ces derniers. Heureusement certains paléoanthropologues en sont parfaitement conscients et ne tombent pas de le travers consistant à nommer une nouvelle espèce à chaque nouveau fossile d’Hominidé trouvé. Ainsi je me souviens avoir lu une interview du paléoanthropologue Fred Spoor datant de 2007, dans laquelle il identifiait déjà les fossiles de Dmanisi comme étant ceux d’une simple variante régional d’Homo erectus et précisant que selon lui les variantes africaines d’Homo erectus souvent appelées Homo ergaster appartenaient probablement à la même espèce que celle des différents Homo erectus asiatiques, Homme de Dmanisi compris.

Reconstitution numérique de cinq crânes issus du même site de Dmanisi, on remarque que ceux-ci diffèrent de manière importante les uns des autres. Le petit dernier découvert (tout à droite) aurait été classé comme étant une espèce distincte s’il avait trouvé dans une autre région notamment dans un autre continent.
 
Gare aux conclusions hâtives

 
Or le petit dernier découvert à Dmanisi dans des strates estimés aux alentours de -1.8 millions d’années, pousse le bouchon encore plus loin, ce fossile rappelant que les représentants humains issu d’une même espèce (et non pas forcément des «variation régionales» très éloignés géographiquement) peuvent avoir d’importantes variations phénotypiques. [1] De plus sa petite capacité crânienne rapproche pas mal le petit dernier d’Homo habilis suggérant carrément selon certains que les fossiles d’Homo habilis devraient eux-aussi être ranger dans la même espèce ou la même lignée qu’Homo erectus. Ce qui est possible. Malheureusement cela semble pousser les auteurs de la publication de la revue «Science» décrivant le fossile, à un léger raccourci. En effet ils suggèrent que les premiers représentant du genre Homo ne formerait qu’une seule et même lignée humaine! Quand j’ai lu ceci j’ai instictivement pensée à cela:

 
Or bien sûr cela est faux! Et heureusement les auteurs de la publication en question ne souscrivent pas à une vision aussi caricaturale et simpliste de l’évolution de la lignée Humaine. Le truc c’est que par «lignée» les auteurs semblent entendre «espèce», c’est-à-dire ici un ensembles de différentes populations interfécondes fussent-elle phylo-géographiquement passablement éloignée les unes des autres. Or bien évidemment le terme «lignée» ne renvoie en réalité à aucune subdivision précise pas plus que le terme «population». Ainsi deux familles issues d’un même village peuvent être considérées comme deux lignées distinctes. Mais personnellement dans le cadre d’une discussion sur l’évolution humaine, par «lignées» j’entendrais plutôt deux ou plusieurs populations humaines séparées par plusieurs dizaines ou même centaines de milliers d’années d’évolution avec ce que ça comporte comme divergences génétiques et probables divergences phénotypiques malgré l’interfécondité des populations en question. Et la découverte de ce nouveau fossile ne permet en rien de stipuler qu’une seule lignée humaine existait à l’époque selon cette dernière définition et cela quand bien même les différentes lignées étaient probablement interfécondes. Et donc rien ne permet d’affirmer que certaines de ces lignées n’aient pas disparues sans laisser de descendance. À ce titre je renvoie les lecteurs intéressés au très intéressant et tout aussi excellent billet du paléoanthropologue John Hawks à ce sujet! Vous remarquerez que même en partant du principe réaliste et probable voulant que toutes les populations du genre Homo aient été interfécondes, rien ne permet d’affirmer que nous pouvons résumer le début de l’évolution du genre Humain à une seule lignée (si l’on a en tête la définition du mot «lignée» que j’ai donné ci-dessus). Et encore moins affirmer comme le rapportent certains médias, que notre évolution serait plus simple que ce que l’on pensait jusqu’alors, encore une fois voir cet excellent article de John Hawks pour faire la part des choses!
Une nécessaire prudence
De plus la prudence que nous devons avoir face à cette nouvelle découverte est de mise car certes il est tout à fait possible et même probable que les fossiles de Dmanisi appartiennent à la même espèce ou mieux encore à une seule et à une même lignée humaine. Mais il est également possible qu’ils appartiennent à des représentants d’au moins deux populations humaines déjà passablement divergentes l’une de l’autre. Après tout à titre de comparaison Neandertal et Homo sapiens ont probablement partagé les mêmes territoires en Europe et au Moyen-Orient par le passé. Et même s’ils étaient probablement interféconds ils représentaient deux populations humaines qui avaient déjà passablement divergé l’une de l’autre par le passé. Aussi rien ne nous permet d’exclure que nous avons sur le même site, des représentant du genre Homo appartenant à des lignées bien distinctes séparées par plusieurs centaines de milliers d’évolution.

À gauche crâne d’Homme Anatomiquement Moderne à droit crâne de Néandertalien. Les Hommes anatomiquement modernes se sont probablement métissés dans une certaine mesure avec les Néandertaliens, l’ADN de ces derniers se baladant très probablement toujours au sein des populations humaines actuelles. [2] Pour autant nous pouvons malgré tout considérer Sapiens et Neandertal comme deux lignées différentes et cela même si ces deux lignées ne se sont pas formellement séparées l’une de l’autre (avec peut-être de grosses surprises quant au relations phylogéographiques des différentes sous-populations de Neandertal et de Sapiens de l’époque). Cela a pu être le cas pour les représentants antérieurs du genre Homo tels que Homo habilis et Homo erectus. Ainsi que les fossiles de Dmanisi appartenaient au non à une seule et même lignée et/ou population humaine, l’évolution du genre humain fut probablement complexe avec des populations se déplaçant, divergeant génétiquement, se retrouvant, entrant en compétition les unes aux autres, certaines en remplaçant d’autres tout en se mélangeant avec elles dans une certaine mesure et ainsi de suite. Un peu comme ce que soupçonnent les scientifiques avec les Hommes Anatomiquement Modernes et Neandertal.
Le Boxeur Russe Nikolay Valuev demeure un excellent rappel quant à la variabilité morphologique importante que l’on peut trouver au sein d’une seule et même population humaine! Mais donc une fois ces dernières mises au point faites, les fossiles de Dmanisi nous rappellent que les membres d’une même population et donc d’une même lignée peuvent différer de manière importante sur le plan morphologique. Cela rendant hautement spéculatives et incertaines certaines constructions phylogénétiques et taxonomiques faite à partir des quelques fossiles d’Hominidés dont nous disposons aujourd’hui!
 
Références: [1] David Lordkipanidze et al (2013), A Complete Skull from Dmanisi, Georgia, and the Evolutionary Biology of Early Homo, Science
 
[2] Richard E. Green et al (2010), A Draft Sequence of the Neandertal Genome, Science
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Origine des oiseaux: Une solution nommée Aurornis xui?

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 Reconstitution dAurornis xui
En bon fan des dinosaures, et plus encore des dinosaures à plumes, je n’ai guère pu passer à côté de la récente publication consacré à un nouveau venu, le dénommé Aurornis xui! Et comment le rater au rgard du titre de la publication qui lui est consacrée, à savoir:«A Jurassic avialan dinosaur from China resolves the early phylogenetic history of birds» [1]! Rien que cela!

C’est donc sans hésiter j’ai sauté sur la publication en question en allant directement observer la phylogénie proposée. Et effectivemment c’est du lourd, car le dénommé Aurornis xui serait le représentant le plus basal des Avialae! En d’autre terme et pour ceux qui aiment que l’on soit clair Aurornis xui serait l’Avialae connu qui serait le plus proche (phylogénétiquement parlant) du dernier ancêtre commun partagé par les Troodontidés (comme Troodon) et Archaeoptéryx. Plus fort encore les Troodontidés seraient eux-même phylogénétiquement plus proches des oiseaux qu’il ne le sont des Dromaeosauridés (comprenant notamment le célèbre Vélociraptor). Donc «exit» le taxon des Deinonychosauriens qui devient alors paraphylétique! Mieux Aurornis xui, non seulement par sa position phylogénétique mais également de par sa morphologie (bon faut dire que la première est déduit de la seconde), serait un excellent modèle de ce à quoi devait ressembler le dernier ancêtre commun des Avialae, en question! Et histoire de bien comprendre tout cela observons la phylogénie proposé par l’étude en question!

Diagramme phylogénétique des Paraves selon la nouvelle étude de Pascal Godefroit et al (2013), notez la position d’Aurornis xui à la base du taxon des Avialae, donc tout près du dernier ancêtre commun d’Archaeoptéryx (et plus généralement de l’ensemble des oiseaux) et des Troodontidés. Notons aussi la position d’Anchiornis huxleyi parmi les Avialae et non pas parmi les Troodontidés où il fut précédemment classé [2]. Et surtout notez que les Troodontidés sont classés comme étant phylogénétiquement plus proches des oiseaux que des Dromaeosauridés! Enfin notez la position de Balaur bondoc initialement classé parmi les Dromaeosauridés mais qui se retrouve ici parmi les Avialae. Mais bon concernant Balaur bondoc j’en rediscuterai à la fin du présent message

Il faut dire que pour cette nouvelle étude nous sommes particulièrement gâtés, car un des coauteurs de celle-ci n’est autre qu’Andrea Cau paléontologue italien et blogueur actif de la blogosphère dinosaurienne! Et comme on pouvait s’y attendre Andrea Cau amène diverses précisions concernant son étude sur son excellent blog! En effet concernant la morphologie d’Aurornis xui, Andrea Cau précise que la morphologie de ce dernier est extrêmement semblable au modèle hypothétique nommé Proavis qu’avait proposé Gregory Scott Paul comme représentant le plus basal de la gente avienne! Ce modèle pro-avien hypothétique datant de 2002, se basait alors déjà sur les divers critères morphologiques des Paraves alors connus à l’époque, afin d’estimer ce à quoi devrait probablement ressembler le dernier ancêtre commun des Avialae et des autres Paraves.
Comparaison du «modèle hypothétique» de Proavis de Gregory Scott Paul en (A) et du squelette d’Aurornis xui en (B). Andrea cau note que ces deux spécimen l’un hypothétique et l’autre réel, ont des proportions étrangements similaires, cela le confortant dans l’idée qu’Aurornis xui soit effectivemment le plus basal représentant du clade des Avialae! Notons que ce potionnement phylogénétique d’Aurornis xui, repose également sur l’analyse de nombreux caractères morphologiques!

Tout cela semble donc étrangement concordant et donc ferait bel et bien d’Aurornis xui, le représentant le plus basal des Avialae connu à ce jour! Cependant l’étude vient tout juste de paraître et souvenons-nous que ce n’est pas la première fois que la découverte d’un nouveau dinosaure à plumes remet en cause les phylogénie précédentes. Comme l’avait souligné Lawrence M. Witmer les différences espèce du groupe des Paraves vont nous paraître de plus en plus similaires les unes aux autres au fur et à mesure que nous nous rapprocherons de leur ancêtre commun. [3] Mais cela risque également de complexifier les reconstructions phylogénétiques et on le voit bien aujourd’hui, puisque que ce n’est pas la première fois que la découverte d’un nouveau dinosaure à plumes remet en cause la position phylogénétique de dinosaures à plumes y compris celle du très célèbre Archaeoptéryx! [4]

Balaur bondoc, What the fuck?

Pour ceux qui l’ignoreraient Balaur bondoc est un mystérieux Maniraptorien se caractérisant notamment par un Hallux anormalement grand. Balaur bondoc fut initialement classé comme étant un Dromaeosauridé atypique en raison même de la «faucille» caractéristique des Dromaeosauridés que forme la griffe de son deuxième doigt de pied! [5] Or dans la présente étude  Pascal Godefroit et al (2013) voilà maintenant que nous retrouvons Balaur bondoc classé parmi les oiseaux et pas parmi les plus basaux de ces derniers puisqu’il serait même phylogénétiquement plus proche de Sapeornis que d’Archaeptéryx! Andrea Cau comprend que ce revirement phylogénétique puisse surprendre mais pourtant assure que c’est ce qui ressort d’une pris en compte d’un grand nombre de caractères et souligne à juste titre que ce n’est pas la première fois que des scientifique reclassent Balaur bondoc parmi les oiseaux! Pour autant concernant Balaur bondoc je suis doublement sceptiques parce que ce fossile est la fois très atypique et très incomplet et donc je pense que l’on aurait mieux fait de s’abstenir de le prendre en compte dans cette étude de Pascal Godefroit et al (2013), mais bon je peux me tromper!
Ossements et reconstitution partielle de Balaur bondoc, on remarque ses caractéristiques particulières que sont une réduction du troisième doigts de ses membres antérieurs, ainsi que son doigt de pied numéro 1 (Hallux), très développé tellement développé qu’il rappelle la «faucille» formés du deuxième doigts.
Et donc sans rejeter la reconstruction phylogénétique proposé ici par Pascal Godefroit et al (2013), je pense qu’il nous faut rester très prudent car il ne serait guère surprenant que très prochainement le fossile d’un nouveau Paraves ne bouleverse de nouveau la phylogénie de ces derniers! Aussi dès à présent j’attends avec impatience les futures réactions et commentaires des divers scientifiques de la blogosphère dinosaurienne. Les reconstructions phylogénétiques d’Andrea Cau seront peut-être vertement critiquées bien que je pense que certains afficheront simplement un très sain scepticisme sans pour autant nier la possibilité voir même la probabilité non-négligeable qu’Aurornis xui soit réellement un représentant basal du clade des Avialae! Nous verrons bien dans tous les cas un nouveau venu parmi les dinosaure à plumes c’est toujours une bonne nouvelle qu’on se le dise! PS: Merci au rédacteur de Sciences & Avenir qui a cité mon précédent article sur la position incertaines d’Archaeoptéryx! Petite mise au point cependant si l’auteur de l’article concerné venait à me lire: Vous dites que Archaeoptéryx est présenté comme un ancêtre dans ce diagramme, or cela est inexacte, Archaeoptéryx est simplement présenté, à juste titre, comme un oiseau basal disparu, à savoir une lointain cousin, mais non un ancêtre direct à proprement parler.  Il en va de même pour  Aurornis xui, que vous présentez comme un ancêtre alors qu’il n’est probablement lui aussi qu’un proche cousin de l’ancêtre commun des Avialae et par extension proche de l’ancêtre commun des oiseaux et des Troodontidés. Car même si il est théoriquement possible qu’Aurornis xui soit un ancêtre direct il est bien plus probable qu’il ne soit qu’un cousin qu’un réel ancêtre des oiseaux.

Références:



[3] Lawrence M. Witmer (2009), Feathered dinosaurs in a tangle, Nature


[5] Zoltán Csiki et al (2010), An aberrant island-dwelling theropod dinosaur from the Late Cretaceous of Romania, Proceedings of the National Academy of Sciences
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Poiscaille versus Dessein Intelligent

Latimeria_Chalumnae
La théorie de l’évolution selon Madame Garrison de South Park! Cliquez ici pour voir la vidéo!
Je suis masochiste je ne peux m’empêcher de me faire du mal! Non pas en me mutilant à l’aide de lames de rasoire ou en m’amusant à éteindre des cigarettes sur mon avant-bras, non je fait bien pire et plus tordu que cela puisque je me force à lire toutes les salades pseudo-scientifiques réparties un peu près partout sur le Net! Ainsi je consulte souvent les sites des créationnistes adeptes du «Dessein Intelligent», j’y ai déjà consacré divers articles. Or récemment un article particulièrement amusant du créationniste Casey Luskin sur les Cœlacanthes, a attiré mon attention. Peu après la publication de cet article clownesque, le biologiste PZ Myers publia une réfutation détaillée des inepties de Casey Luskin. Au départ je n’avais pas pensé rédiger un billet sur ces joyeuses inepties créationnistes, cependant un détail a attiré mon attention. Mais avant d’entrer dans le vif du sujet voyons dans quel contexte de situe cette amusante prise de tête.

Cœlacanthe africain Latimeria chalumnae

Récemment une publication décrivant des analyses détaillées du génome de cœlacanthes africains, a beaucoup fait parler d’elle, car soutenant l’idée d’une «évolution plus lente» (notez les guillemets) des dits cœlacanthes par-apport aux tétrapodes que nous sommes. [1] Bien évidemment cette publication a fait l’objet de divers commentaires et critiques en plus des nécessaires rappels sur le caractère fallacieux du terme de «fossile vivant» pour parler des actuels Cœlacanthes. [2] Et pour davantage de détails sur le cœlacanthe ainsi que sur cette affaire je vous recommande les deux articles suivants de deux membres du C@fé des Sciences:

Un bon fossile est un fossile mort! Beaucoup de gènes et un peu de gêne pour un fossile vivant : le retour du cœlacanthe

Bien évidemment dès qu’il y a quelques remous intellectuels dans la «blogosphère scientifique» et plus exactement «évolutionniste», les créationnistes tentent de s’y immiscer pour tenter de faire croire au plus grand nombre que l’idée même de l’évolution serait mise à mal (alors que les débats scientifiques sont tout ce qu’il y a de plus normal et de plus sain en Science)! Et à ce titre le créationniste Casey Luskin pense sincèrement avoir trouvé LA preuve mettant à mal l’idée même de fililation commune entre les espèce ou plus exactement notre filiation commune avec les cœlacanthes. Pour ce faire Casey Luskin se réfaire notamment à une donnée particulière de la récente étude du génome du cœlacanthe africain, à savoir les gènes codant une catégorie d’anticorps nommés Immonuglobuline W ou IgW. La particularité de l’IgW est d’être présent chez les poissons cartilagineux (Chondrichthyens), et chez les Cœlacanthes. En revanche l’IgW est totalement absent chez les Téléostéens et chez les Tétrapodes! Or Casey Luskin affirme qu’en se basant sur les gènes codant l’IgW nous obtenons une phylogénie des vertébérés en totale désaccord avec les phylogénies communément admises.
Phylogénie des vertébrés si l’on se base que sur la présence ou l’absence du caractère IgW. On remarque que l’arbre phylogénétique obtenue ne correspond pas du tout à la phylogénie communément admise. Casey Luskin pensant à tort que cela remettrait en question l’évolution en tant que telle!

Bien évidemment nous savons tous qu’on ne peut établir une phylogénie en se basant sur un seul caractère, qu’il soit génétique ou morphologique, car bien évidemment au niveau individuel des convergences évolutives ont lieu comme ici la perte des gènes IgW ayant eu lieu de manière indépendantes chez les Tétrapodes et chez les ancêtres des Téléostéens. C’est ce que rappel PZ Myers et donc l’objection de Casey Luskin est risible! Cependant j’ai remarqué que PZ Myers a omit un point important du «raisonnement» de Casey Luskin. Car voilà celui-ci semble en réalité admettre le fait qu’un caractère unique puisse être perdu deux fois de manière indépendante dans deux différentes lignées. Non En réalité Casey Luskin développe un «argument» bien plus étrange pour affirmer que la perte IgW ne tiendrait pas, et histoire de bien comprendre ce que ce créationniste affirme illustrons ces propos en image!

Phylogénie des poissons osseux selon Casey Luskin pour qui «le compte-rendu standard de l’évolution» stipulerait que les Téléostéens ont commencé à se diversifié avant l’apparition des Sarcoptérygiens. On remarque que selon ce scénario les Téléostéens formeraient donc un groupe paraphylétique. Et donc la perte des gènes IgW constaté chez les Téléostéens devraient donc s’être produit plusieurs fois de manière indépendant au sein de plusieurs lignées de Téléostéens. Problème Casey Luskin raconte n’importe quoi et donc se plante donc complètement!
 
Bon ok qu’est-ce que cette endive de Casey Luskin tente de démontrer ici? Simplement que la perte des gènes IgW chez les poissons à nageoires rayonnées (Téléostéens) serait problématique car selon lui cela impliquerait que ce gène ait été perdu de manière indépendante dans de multiples lignées de Téléostéens et non pas une fois chez un des ancêtres communs de ces derniers! Pourquoi? Parce que selon lui les téléostéens se seraient diversifiés avant que la branche des Sarcoptérygiens ne bifurque des autres, donc avant que la dite branche des Sarcoptérygiens ne voit le jour! Ce qui impliquerait selon le «raisonnement» de Casey Luskin, que les Téléostéens formeraient un clade paraphylétique! Or cette erreur particulièrement grossière de Casey Luskin est inexcusable sachant qu’il utilisait lui-même ce diagramme ci-dessous montrant que les Téléostéens forment bel et bien un clade monophylétique.
Phylogénie classique des vertébérés, avec mention des pertes du caractères IgW chez les ancêtre des Téléostéens et chez les ancêtres des Tétrapodes. Et donc pas besoin d’évoquer de multiples pertes des gènes IgW de manière indépendante chez diverses lignées de Téléostéens! Certes certains connaisseurs en phylogénie des vertébrés peuvent noter que les poissons à nageoires rayonnées ne se limitent pas aux seuls Téléostéens mais inclue également l’ensemble des Actinoptérygiens. Mais cela ne change rien à l’affaire puisque les Actinoptérygiens (représentés en grande partie mais pas uniquement par les Téléostéens) forment également un groupe monophylétique. [3] La perte du gène IgW ayant très bien pu avoir eu lieu une seule fois durant l’évolution des Actinoptérygiens!
Phylogénie de la plupart des vertébérés. Il apparaît clairement que les Actinoptérygiens tout comme les Téléostéens (qui font partie des Actinoptérygiens) forment aussi un clade monophylétique. [3] Et donc comment expliquer cette erreur particulièrement grossière de Casey Luskin? Certes la stupidité et la mauvaise foi de ce dernier sont sans aucun doute à blâmer, mais il y a  probablement selon moi un troisième facteur entrant en compte, à savoir une vision gradiste et obsolète de l’évolution. Ainsi malgré la fait que ce cher Casey Luskin avait déjà le diagramme phylogénétique correct sous les yeux, il a néanmoins réussit à en voir les poissons Téléostéens comme un véritable «marche-pied évolutif» des vertébrés! Pour plus d’informations sur la question des «marche-pied évolutif» voir ce précédent article! Je ne vois pas d’autre explication pour avoir commis une erreur aussi grossière…enfin aucune à part la stupidité et la mauvaise fois avérées du bonhomme! Mais aller assez parler poissons, et finissons cette longue et pédante tirade sur une sympathique vidéo des Monty Python mettant en scène des Poissons Téléostéens! Références: [1] Chris T. Amemiya et al (2013), The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution, Nature [2] Didier Casane and Patrick Laurenti (2013), Why coelacanths are not ‘living fossils’: a review of molecular and morphological data, Bioessays [3] Ricardo Betancur-R et al (2013), The Tree of Life and a New Classification of Bony Fishes, PLoS ONE
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Sur #laTAC – Ancêtre et Pluviomètres

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Petite devinette : quel est le point commun entre un cheval, une chauve-souris, un lapin, un humain et une baleine ? Et bien ce sont tous des mammifères placentaires, c’est-à-dire que non seulement les femelles de ces animaux possèdent des glandes mammaires, mais à la différence des marsupiaux ou encore des ornithorynques, la… Lire Sur #laTAC – Ancêtre et Pluviomètres Continue reading

Sommes-nous des poissons?

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Dans South Park, le rappeur Kanye West accepte son statut de poisson gay. Si, si J’ai bien dit de poisson gay cliquez ici!
Avant-toute chose salutations à l’équipe du blog «Les poissons n’existent pas», membres de l’équipe qui verront immédiatement le rapport entre le nom de leur blog et le titre de mon présent message! Mais avant de savoir si oui ou non nous sommes réellement des poissons rappelons-nous déjà de notre statut de primate et plus exactement de singes anthropomorphes.

Les hommes sont des singes anthropomorphes et des singes tous courts!

En effet comme l’a dit le biologiste Jerry Coyne l’homme est singe anthropomorphe («Ape» en anglais) tout comme le sont les chimpanzés, bonobos, gorilles, Orang-outan et Gibbons, voilà un fait qu’aucun anthropologue ne conteste! Ah mais non attendez l’anthropologue John Hawks conteste les propos de Jerry Coyne et affirme que l’homme n’est pas un singe anthropomorphe! Hein quoi? Un anthropologue qui nie la parenté homme-singe? Les créationnistes ont-ils encore frappé? Caramba!

Non, non John Hawks ne s’est pas converti au créationnisme rassurez-vous! Ce dernier ne nie bien évidemment pas le fait que la lignée humaine s’enracine dans le buisson évolutif des grands singes! En revanche il insiste sur le fait que dans le langage courant le mot «Ape» désigne uniquement les singes anthropomorphe non-humains, et que cela est très bien comme ça! Car selon John Hawks en Science nous avons déjà les termes «Hominoidea» ou «Hominoïdés» pour être phylogénétiquement correct. John Hawks s’opposant au fait que l’on cherche a tout pris à changer le sens habituellement donné au mot «Ape» afin de rendre celui-ci cladistiquement correct, John Hawks allant même jusqu’à qualifier cela de «coercition orwelienne»!

Phylogénie simplifié des singes humains compris. Nous remarquons que les nous remarquons que les Humains font partie des Hominoïdes, Le terme «Ape» en anglais désignant traditionnellement tous les Hominoïdes à l’exception des Humains. John Hawks s’oppose ainsi  à ce que l’on dise «Humans are Apes» à l’inverse John S. Wilkins souligne que dire «Humans are Apes» est commode pour illustré une réalité phylogénétique qui est celle de l’enracinement de la lignée humaine dans le groupe des Hominoïdes.

Bien que je comprenne l’opinion exprimée par John Hawks, je pense que celui-ci s’emballe trop et oublie que le langage lui aussi évolue. John S. Wilkins ayant parfaitement exprimé la chose dans sa réponse à John Hawks, en rappelant notamment le fait que l’on peut utiliser des termes communs du grand publique pour en modifier légèrement le sens afin d’illustrer ce que nous enseigne la phylogénie. Ainsi pour illustrer l’enracinement de la lignée humaine dans le buisson évolutif des singes anthropomorphes il est quand même plus commode de dire «Humans are Apes» que «Humans are Hominoidea» en devant de toute façon préciser pour le profane que les Hominoïdes sont des grands singes anthropomorphes!

Et donc sur ce point je donne raison à John S. Wilkins, les humains sont bel et bien des singes anthropomorphes, et même des singes tous courts! Le langage n’a pas à être figé dans le temps et puis un mot peut souvent avoir une certaine polysémie sans pour autant générer trop de confusion. Ainsi dans certains contextes le terme «Ape» peut désigner les singes anthropomorphes humains compris, et dans d’autres contextes désigner tous les singes anthropomorphes à l’exception des humains. S’opposer à pareille polysémie voilà qui serait réellement quelque peu «orwellien» comme dirait John Hawks! Et si jamais voici également une sympathique vidéo du Youtuber AronRa pour ceux qui comprennent la langue de Shakespeare!    

Les oiseaux sont des dinosaures!

Cette précédente discussion sur le statut de singe de l’être humain m’amène à mentionner un échange que j’avais eu sur un forum de discussion, échange qui concernait cette fois ci le mot «Dinosaure». Un interlocuteur pour le moins borné, a affirmé que je suis «incapable de répondre à des questions classiques posées à l’agrégation de biologie, exempli gratia, sur la définition des dinosaures» Cet interlocuteur semblant exprimer un désaccord sur le fait que je définisse les dinosaures comme formant un taxon monophylétique dans lequel j’inclue donc naturellement les oiseaux!

Pour autant cet interlocuteur, ne nie pas que les oiseaux dérivent des dinosaures, simplement il semble lui aussi avoir un problème avec la définition que j’accorde ici au mot «Dinosaure», à savoir que je ne le réserve pas uniquement aux dinosaures non-aviens disparus mais que j’y inclus également l’ensemble des oiseaux. Nous retrouvons là, la même prise de tête précédemment mentionné au sujet du mot «Ape».

En effet l’idée selon laquelle le mot «Dinosaure» n’inclue pas les oiseaux est également le fait d’une «tradition» du langage courant, «tradition» qui s’explique notamment par le fait que pendant longtemps ni l’origine dinosaurienne des oiseaux, ni la monophylie des dinosaures non-aviens, n’étaient avérés. De plus les dinosaures étaient généralement perçus comme étant de grands «reptiles» à la peau écailleuse et au sang-froid, donc aussi distincts des oiseaux que le sont les lézards et les crocodiles.

Phylogénie simplifiée des Archosauriens et plus spécifiquement des dinosaures théropodes. Nous remarquons immédiatement que les oiseaux ne représentent qu’un embranchement de dinosaures parmi d’autres. Image tiré d’un article du «National Geographic» Intitulé «Histoire de plumes: quand les poules avaient des dents» [1].

Cependant ce qui était vrai hier ne l’est plus aujourd’hui aussi comme l’a dit John S. Wilkins peut-être serait-il temps de faire évoluer le langage. Et dans le cas des mots «Dinosaures» et «Oiseaux» cette évolution du langage ne se justifierait pas uniquement sur la seule cladistique. En effet en 1980 déjà Stephen Jay Gould exprimait la chose via les mots suivants.
«Mais si le public demeure fasciné par l’idée que les oiseaux sont issus des dinosaures, c’est dans la mesure où ils auraient hérité leurs plumes et leur homéothermie directement des dinosaures. Si les oiseaux ont acquis ces caractères après s’être séparés des dinosaures, alors ces derniers sont du point de vue de leur physiologie de parfaits reptiles ; il faudrait alors les laisser avec les tortues, les lézards et les crocodiles et leurs cousins dans la classe des reptiles. (J’ai tendance à être plus traditionaliste que cladiste dans ma philosophie taxonomique.) Mais si les dinosaures étaient réellement des animaux à sang chaud et si les plumes leurs permettaient effectivement de conserver leur homéothermie lorsqu’ils étaient de petite taille, c’est bien des dinosaures que les oiseaux auraient hérité ce qui a assuré leur succès. Et si les dinosaures se rapprochaient plus des oiseaux que d’autres reptiles par leur physiologie, nous aurions là un argument classique, fondé sur la structure _ et non pas la seule prise en compte d’une position généalogique _ pour inclure oiseaux et dinosaures dans une nouvelle classe, les dinosauriens.» Stephen Jay Gould 1980, Le Pouce du Panda, Éditions Grasset & Fasquelle 1982 [2]

Notez la posture très «traditionaliste» de Stephen Jay Gould, celui-ci n’adhérant pas au système de classification cladistique. Plus de trente ans après que le défunt SJ. Gould ait écrit ces lignes, le système de classification cladistique a pourtant en bonne partie triomphé. Cependant malgré son traditionalisme, SJ. Gould admettait que si les dinosaures étaient homéothermes, et pour les plus petit d’entre eux à plumes, alors nous pourrions classer dinosaures et oiseaux dans un même regroupement taxonomique à savoir les dinosauriens. Or aujourd’hui les multiples dinosaures à plumes mis-à-jour dépassent de loin les espérances qu’aurait pu avoir SJ. Gould en 1980! Dès lors que bon nombre de dinosaures possédaient des plumes parfois aussi complexes et élaborées que celles de nos oiseaux actuels, il n’existe plus de raisons valables autre qu’un traditionalisme obtus et stérile, d’exclure les oiseaux du taxon des dinosaures et donc de se refuser de considérer les dinosaures comme formant un taxon monophylétique.

Cependant hormis de m’étonner, ce «traditionalisme» de SJ. Gould est d’autant plus désuet que l’idée d’un taxon nommé «reptile» ne tient plus vraiment même en basant sur la physiologie. Car comme cela a déjà été discuté dans le présent blog avec les Crocodiliens, les «reptiles» ne forment non plus pas un groupe cohérent au niveau de leur physiologie, ainsi les Crocodiliens précédemment mentionnés ont des caractéristiques physiologique davantage semblables à celles des oiseaux qu’à celles des autres «reptiles».

Phylogénie des Tétrapodes. Nous remarquons que les «reptiles» (figurant dans le rectangle coloré) ne forment pas un groupe cohérent. Et cela non seulement parce que les oiseaux n’y sont pas inclus mais également parce que bon nombre de Synapsides disparus (Les Synapside étant un clade auquel appartiennent les actuels mammifères) sont généralement considéré comme étant des reptiles. Image tiré du «Guide critique de l’évolution» page 114. [3]

Mais je ne veux pas donner l’impression de vouloir imposer ce que John Hawks nomme exagérément une coercition orwelienne du langage courant, pour rendre ce dernier compatible avec la phylogénie! Aussi je le précise nous pouvons continuer à parler de reptiles pour désigner les amniotes écailleux à sang froid, tout comme nous pouvons continuer à dire que les dinosaures ont disparus en excluant donc les oiseaux du taxon des dinosaures dans le langage courant! Peut-importe si le langage courant désigne parfois des subdivisions arbitraires et sans rigueur scientifique! Cependant nous pouvons également rappeler que le terme «reptile» est scientifiquement désuet et n’amène pas une représentation pertinente de ce que nous savons aujourd’hui sur les différents taxons d’animaux qu’englobe ce terme, tout comme nous pouvons affirmer tout aussi justement que les oiseaux sont des dinosaures!

Mais donc nous sommes également des poissons!

Et voilà qui nous amène au titre de l’excellent blog intitulé «les poissons n’existent pas», car comme les «reptiles», les poissons ne forment nullement un clade monophylétique. Le Dipneuste, poisson à poumons, étant d’avantage apparenté à nous-mêmes qu’il ne l’est à la truite, et la truite davantage apparenté à nous-mêmes qu’elle ne l’est au requin!

Phylogénie des Crâniates et des Vertébrés. Nous remarquons que les animaux que nous qualifions familièrement de poissons (figurant dans le rectangle coloré) forment en réalité un groupe paraphylétique. Image tiré du «Guide critique de l’évolution» page 114. [3]

Dans le langage courant le mot poisson désigne, grosso-modo, l’ensemble des vertébrés aquatiques munis de branchies. Et si nous voulions une définition phylogénétique de ce qu’est un poisson, il nous faudrait probablement dire «vertébré non-tétrapode», c’est-à-dire l’ensemble des vertébrés voir même l’ensemble des Crâniates non-tétrapodes. De la même manière le terme « invertébré» désigne grosso-modo l’ensemble des animaux à l’exception des vertébrés, tout simplement!

Mais donc ici n’essayez pas de contrer la définition familière du mot «poisson» pour tenter d’en faire un taxon monophylétique parce que sinon nous voici à inclure l’ensemble des tétrapodes dans le taxon des «poissons»! C’est pourtant ce qu’a fait Brian Switek non sans-humour et en précisant qu’il ne s’imaginait pas pour autant que la signification communément attribuée au mot «poisson» allait changer! Mais donc si vous vous prêtez vous-aussi au jeu pour affirmer que nous sommes des poissons, alors grande sera l’ironie! Pourquoi? Parce que dorénavant lorsqu’une personne vous dira «Oh les dauphins sont des poissons drôlement intelligents», vous ne pourrez plus faire le malin en rappelant à cette personne que les dauphins ne sont pas des poissons mais des mammifères, car la personne en question pourra alors vous rétorquer «Mais les mammifères sont des poissons»! Bien que pour se la jouer nous pouvons toujours affirmer que les tétrapodes sont également des poissons et que donc l’ensemble des vertébrés sont des poissons, juste histoire de s’adonner à un petit rappel ludique à tous ceux qui n’ont pas compris la phylogénie et la cladistique!

Bref polysémie des mots oblige rien n’empêchera les petits cladistes pédants que nous sommes d’affirmer que l’homme est un poisson au cours de soirées bien arrosées! Références: [1] Carl Zimmer (2011), Histoires de plumes; Quand les poules avaient des dents, National Geographic France 2011 [2] Stephen Jay Gould (1980), Le Pouce du Panda, Éditions Grasset & Fasquelle 1982 [3] Guillaume Lecointre (2009), Guide critique de l’évolution, Édition Belin 2009
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Strip Science au Festiblog: le Compte Rendu

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Comme annoncé précédemment, Strip Science s’est vu offrir l’opportunité de se dévoiler sous une tente du Festiblog, le festival des blogs BD et du Webcomics! Et c’est ainsi que le Dimanche 30 Septembre, de 11h00 à 12h00, 4 dessinateurs du collectif Strip Science, Alain Prunier, Alain Bénéteau, Mel et Barbu sont venus réaliser une fresque représentant [...]
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Les belles vénéneuses : chronique évolutive de plantes empoisonneuses

Socrate, en voyant cet homme, dit : « Eh bien, mon brave, comme tu es au courant de ces choses, dis-moi ce que j’ai à faire ». — « Pas autre chose, répondit-il, que de te promener, quand tu auras bu, jusqu’à ce que tu sentes tes jambes s’alourdir, et alors de te coucher ; le poison agira ainsi de lui-même. » En même temps il lui tendit la coupe. Socrate la prit avec une sérénité parfaite […], il porta la coupe à ses lèvres, et la vida jusqu’à la dernière goutte avec une aisance et un calme parfaits.
Extrait de « Phédon, ou de l’âme », Platon (traduction É. Chambry)  – début du IVème siècle avant J-C.
Alle Ding sind Gift, und nichts ohn Gift; allein die Dosis macht, das ein Ding kein Gift ist.
« Tout est poison, rien n’est poison ; seule la dose fait qu’une chose n’est pas un poison »
Paracelse – XVIèmesiècle après J-C
De tous temps, les être humains ont utilisé certaines plantes à des fins thérapeutiques, pour se soigner et conserver la santé… mais aussi parfois à des fins politiques, pour éliminer des rivaux gênants. Certaines classifications étaient même basées sur l’usage médicinal que l’on pouvait trouver aux plantes ! Les « sorcières », au Moyen-âge, étaient chassées en partie à cause de leurs savoirs sur les simples* qu’elles cultivaient ou allaient cueillir dans les bois… Mais toutes ces propriétés salvatrices ou destructrices des plantes, si elles sont bien utiles à l’humanité, n’ont rien de magique ! Les plantes utilisées à l’heure actuelle en phytothérapie et en herboristerie possèdent des principes chimiques identifiés et dont l’action sur le corps humain est généralement bien connue et maitrisée.
Ici, vous reconnaîtrez quelques plantes utilisées en cuisine mais aussi en phytothérapie… [source]
Mais si l’être humain sait utiliser les plantes à sa disposition, on peut se demander pourquoi certaines plantes ont des effets sur le corps humain, tandis que d’autres ne modifient en rien notre santé ? Et surtout, quel est l’intérêt évolutif pour une plante d’avoir des propriétés particulières… si ses voisines du champ d’à-côté n’en ont pas ?
Tout d’abord, voyons pourquoi certaines plantes sont utiles ou dangereuses pour l’Homme.
Vous le savez peut être, au cœur des cellules végétales se trouve toute une machinerie permettant à la cellule d’assurer sa survie, sa croissance et son développement, sa nutrition, sa reproduction. Toute cette machinerie regroupe un ensemble très complexe de réactions biochimiques, appelé « voies métaboliques ». Cet ensemble de réactions fait intervenir des enzymes, qui sont des catalyseurs biologiques**.
Toutes les molécules complexes permettant d’assurer la survie et le développement de la cellule sont donc issues du métabolisme primaire de la cellule. Parmi elles, on trouve par exemple des acides aminés (qui sont les « briques » essentielles composant les protéines), les nucléotides (qui sont les « briques » de construction de l’ADN et des ARN), les acides gras à fonction membranaire (eh oui ! sans acides gras, la cellule ne peut plus former la membrane protectrice qui la délimite) et tous les sucres essentiels au bon fonctionnement de la cellule.
Mais par la suite, on a observé que bon nombre de plantes étaient capables de synthétiser ce que l’on appelle des « métabolites secondaires » à partir des métabolites primaires, qui sont les composés essentiels à la vie de la cellule dont j’ai parlé dans le paragraphe précédent. Toutes ces nouvelles molécules ne sont pas directement essentielles à la survie et au développement cellulaire à court terme, mais elles le sont à long terme. Par exemple, un des métabolites secondaires les plus présents à la surface de la Terre chez les plantes est la lignine : c’est une molécule entrant dans la constitution du bois des arbres et qui permet entre autres la rigidification des axes verticaux (les troncs) et horizontaux (les branches) de ces végétaux. Vous voyez bien qu’à terme, un arbre sans lignine ne peut pas avoir une croissance normale.
Pour avoir un aperçu, voici l’ensemble des voies métaboliques primaires et secondaires connues à l’heure actuelle que l’on peut retrouver chez une plante. Attention ça fait peur !
Mais et nos poisons dans tout ça ? Que sont-ils ? Et surtout, quels avantages évolutifs apportent-ils à la plante lorsque celle-ci en produit ?
Il existe différents types de poisons, qui sont classés dans différentes catégories. Je vais vous présenter quelques uns de ces composés et je vous donnerai quelques exemples de plantes qui produisent ces substances.
D’après Wink (2003), on trouve dans le règne végétal plus d’une quinzaine de familles de composés secondaires. Je ne vais pas vous détailler l’ensemble de ce qui se fabrique chez les plantes, aussi ai-je choisi de vous présenter quelques végétaux que vous connaissez certainement, comme par exemple l’Ortie Urtica dioica.
L’Ortie, vous en avez certainement fait l’expérience assez tôt au cours de votre enfance, ça pique… Mais comment se fait il qu’un simple contact avec la tige ou les feuilles puisse provoquer une brûlure parfois très intense ?
A gauche, les poils urticants de l’Ortie vus à la loupe [source] ; à droite, les poils urticants vus au microscope électronique [source]
Les poils urticants de l’Ortie sont creux et composés de silice (le même matériau minéral qui forme les grains de sable ou le verre). Au moindre contact avec un corps étranger à la plante, les poils se cassent et libèrent leur contenu. Si les produits libérés arrivent au contact de la peau d’un animal, on observe une inflammation… Mais à quoi est due cette réaction ? Eh bien, il faut savoir que dans les poils d’Ortie, on trouve des composés tels que l’acétylcholine et l’histamine (de Bonneval, 2006). Ces deux molécules sont classées dans la famille des amines et des ester. Dis comme ça, on ne se rend peut être pas bien compte. Si je vous dis maintenant que l’histamine est une substance naturellement produite par les animaux et qu’elle joue un rôle dans la réponse immunitaire, en engendrant par exemple une accélération du rythme cardiaque ou un rétrécissement des bronches accompagné de démangeaisons cutanées… Eh oui ! L’histamine joue un rôle dans les réactions allergiques ! D’où les démangeaisons et douleurs  qui résultent de la piqure d’une telle plante. L’acétylcholine quant à elle n’est rien de moins qu’un neurotransmetteur. Ces molécules sont responsables (entre autres) des transmissions des signaux nerveux dans le corps des animaux. En particulier, une des synapomorphies des Bilatériens (vous, moi, un chat, un requin-baleine, un papillon… voir l’article sur la phylogénie animale) est la présence de synapses*** unidirectionnelles utilisant l’acétylcholine comme neurotransmetteur (Lecointre et Le Guyader, 2001). Rendez vous compte, ce végétal produit des substances que l’on pensait strictement cantonnées aux animaux !
Chez d’autres plantes, on retrouve des composés appelés alcaloïdes. C’est le cas par exemple de l’Aconit Aconitum napellusdont voici une belle photo ci-dessous.
Aconitum napellus, une belle plante mortelle [source :  photo personnelle]
Des expériences ont été menées très tôt pour constater l’effet que l’aconitine (un alcaloïde produit par cette plante) était particulièrement visible au niveau du cœur (Matthews, 1897). Après injection d’une très petite quantité d’extrait d’Aconit chez un Vertébré, les pulsations cardiaques accélèrent puis ralentissent ; les battements deviennent désordonnés et la mort de l’individu s’ensuit par arrêt cardiaque. Quelques grammes de plante fraiche suffisent à tuer un être humain adulte en quelques heures… C’est pour cela qu’il est même déconseillé de cueillir une telle plante à main nue !
Une autre belle plante que l’on trouve à l’automne est la Colchique Colchicum autumnale. Elle est de la même famille que le Crocus de nos jardins  et elle lui ressemble en bien des points… 
A gauche, la Colchique d’automne [source] et à droite, le Crocus à safran [source]. Il faut savoir que le Crocus est une petite fleur qui sort de terre au printemps, avant que les arbres n’aient encore toutes leurs feuilles ; cette plante est généralement une des premières à faire des fleurs violettes, jaunes ou blanches au printemps. Le Crocus n’est pas toxique et il existe une espèce Crocus sativus qui sert à produire le safran, épice utilisée en cuisine.
Mais elle produit un alcaloïde dangereux pour un grand nombre d’organismes : la colchicine. Cette substance se trouve dans la plante entière et elle a pour propriété de bloquer la formation du fuseau mitotique. En clair, elle empêche les cellules de se diviser ! Une cellule mise au contact de la colchicine ne pourra pas effectuer un cycle cellulaire complet : elle restera bloquée au cours de sa division ce qui engendrera sa mort.
Vous connaissez certainement l’amande, fruit de l’Amandier Prunus dulcis. On l’utilise beaucoup en pâtisserie ou en cuisine… mais savez vous que le goût très caractéristique des amandes provient en réalité de l’acide cyanhydrique ? (Couplan, 2009)
A gauche, les amandes pas encore mûres accrochées sur l’arbre [source] ; à droite, les amandes utilisées en cuisine [source]. Voir ici quelques belles images d’Amandier en fleurs.
L’acide cyanhydrique interfère avec le fonctionnement des mitochondries, qui sont la centrale énergétique de la cellule et qui assurent la fonction de respiration cellulaire. En clair, l’acide cyanhydrique va stopper une réaction en chaine qui a lieu constamment en temps normal dans la mitochondrie. La cellule ne pourra plus utiliser l’oxygène correctement et l’organisme entier va subir des conditions d’anoxie (c’est-à-dire qu’il va être privé d’oxygène). Le mécanisme est un peu compliqué à expliquer, mais en gros le cœur va s’arrêter de battre car les cellules contractiles n’auront plus d’oxygène à leur disposition (cours en ligne de l’université de Strasbourg).
Il faut savoir qu’une quantité équivalente à 50g d’amandes fraiches de l’Amandier est létale pour l’être humain adulte… à consommer avec modération !
Ainsi donc, certaines plantes produisent des substances toxiques, tandis que d’autres n’en produisent pas. Pourquoi ? Quel est l’avantage évolutif que procure la production de telles substances ?
D’après l’étude récapitulative de Bennett et Wallsgrove (1994), les composés chimiques secondaires produits par les plantes servent avant tout à se protéger de l’herbivorie. Cette protection peut être appliquée pour différents types d’herbivores ; ainsi, la fécondité de certaines espèces de pucerons et l’appétence de certaines espèces de limaces sont réduites par l’augmentation de la quantité de glucosinolates dans la plante (les glucosinolates sont aussi des composés chimiques secondaires). Mais ces composés ne semblent pas avoir d’effets sur les animaux vertébrés (Lapin et Pigeon par exemple). D’autres composés, comme la canavanine, miment des acides aminés essentiels à la composition des protéines… mais n’ont pas les mêmes propriétés physico-chimiques : un insecte qui aurait mangé des tissus contenant cette substance fabriquerait des protéines « erronées » et non fonctionnelles. C’est comme si vous fabriquiez vous-même une chaine de vélo mais que l’un des maillons était défectueux : l’ensemble de la chaine serait correct mis à part un petit détail, mais la chaine ne pourrait pas tourner correctement dans le pédalier et se briserait au premier coup de pédale !
Cependant, quelques rares insectes possèdent un métabolisme capable de différencier les « bons » composés utilisables dans les protéines des « mauvais ». Alors que les plantes produisant de la canavanine sont protégées de la majorité des insectes, elles sont la proie privilégiée de Caryedes brasiliensis (Bruchidae) et Sternechus tuberculatu (Curculionidae), deux espèces de Coléoptère qui sont capables d’ingérer de la canavanine sans avoir de soucis (Rosenthal et al., 1982 et article en ligne).
Un autre exemple de lutte contre les brouteurs est souvent donné lorsqu’on parle des composés secondaires : le cas de l’Acacia caffra et des antilopes appelées Koudous Tragelaphus strepsiceros en Afrique (Hallé, 1999). Il est connu que les Koudous broutent les Acacia de manière incomplète : ils changent sans arrêt d’arbre au cours de leur repas. Pourquoi donc ? Eh bien, lorsque les feuilles sont broutées, elles produisent des composés phénoliques toxiques (là aussi issus du métabolisme secondaire) donnant un goût astringent à la plante. Le Koudou se détourne alors de la plante et s’en va chercher un autre arbre à brouter.
Dans ce cas, on peut voir que le composé secondaire n’est pas présent tout le temps dans la feuille : il n’est fabriqué qu’en cas de stress et de blessure.
A gauche, le dévoreur [source] ; à droite, le dévoré [source]
Je l’ai déjà dis, toutes les plantes à fleurs ne produisent pas forcément les mêmes composés secondaires. Si l’on s’intéresse à l’aspect phylogénétique, on se rend compte très rapidement que les composés secondaires possèdent souvent des ascendances communes et ne sont pas apparus au hasard au cours de l’évolution des plantes. Par exemple, l’étude de Wink (2003) montre qu’au sein de la famille des Solanaceae (les Pommes de Terre, les Tomates et le Tabac entre autres), on retrouve seulement trois fois l’apparition des alcaloïdes stéroïdes (voir figure ci-dessous). Cela montre bien qu’à un moment donné dans l’histoire évolutive de cette famille, les alcaloïdes ont été produits et que cette innovation évolutive a été conservée car elle apportait un avantage évolutif certain.
Arbre phylogénétique des Solanaceae, d’après Wink (2003). Les branches en gras montrent la présence d’alcaloïdes stéroïdes dans cette famille. Illustrations : Schizanthus pinnatus , Solanum dulcamara , Atropa belladona , Lycopersicon esculentum , Physalis alkekengi , Nicotiana tabacum
Cependant on ne retrouve pas les mêmes composés secondaires chez toutes les plantes. Cela s’explique par le fait que la fabrication de telles molécules engendre une dépense énergétique importante. Il s’agit ici de « stratégie évolutive » : en produisant beaucoup d’alcaloïdes, l’Aconit va « privilégier » ses défenses chimiques plutôt que l’élaboration d’un appareil végétatif pérenne.
J’emploie ici un terme finaliste sciemment (entres guillemets) pour faire un raccourci, mais vous comprenez bien que la plante n’a aucune volonté consciente d’un choix d’allocation de ses ressources énergétiques dans la production d’alcaloïdes ou la croissance d’organes à durée de vie longue : c’est le résultat de la sélection naturelle au cours du temps.
Les plantes sont donc capables de synthétiser toutes sortes de composés organiques leur permettant de se défendre face à leurs prédateurs, les herbivores… Bien que le panel de molécules produites dans la nature soit impressionnant et très diversifié, tous ces composés atteignent leur but, à savoir la défense contre les prédateurs herbivores. De différentes façon, les plantes arrivent à leur fin.
On peut alors se demander ce qui se passe lorsqu’un herbivore nait avec une mutation lui permettant de passer outre les défenses chimiques de la plante… Comment la plante va-t-elle réagir ? Quelles sont les solutions qu’elle peut mettre en place pour se protéger à nouveau ? Un article prochain vous parlera peut être de ce phénomène fascinant en biologie, appelé la théorie de la Reine Rouge !
* simple : en langage de botaniste, les « simples » sont les plantes médicinales cultivées dans un jardin.
** catalyseur : « Substance qui augmente la vitesse d’une réaction chimique sans paraître participer à cette réaction » (Larousse). J’ajouterais qu’un catalyseur est une entité chimique (ou biochimique) qui se retrouve à l’identique à la fin de la réaction et qui peut être réutilisé pour recommencer une réaction identique.
*** synapse : connexion entre neurones ou entre neurone moteur et fibre musculaire striée (Encyclopaedia Universalis). En clair, une synapse est le « vide » existant entre deux neurones (qui sont les « câbles » qui font passer les informations électriques dans notre corps) ou entre un neurone et un muscle.
Bibliographie
P. de Bonneval ; L’herboristerie. 2006. Edition DesIris. p 97
S. A. Matthews; A study of the action of aconitin on the mammalian heart and circulation. 1897. The Journal of Experimental Medicine. 2(5): 593–605
F. Couplan; Le régal végétal. 2009. Edition Sang de la Terre. pp 256 – 257
Cours en ligne de l’Université de Strasbourg (consultation le 9/09/12) :
R. N. Bennett and R. M. Wallsgrove; Secondary Metabolites in Plant Defence Mechanisms. 1994.  New Phytologist, Vol. 127, No. 4 pp. 617-633
F. Hallé; Eloge de la plante. 1999. Edition du Seuil. pp 164 – 165
G. A. Rosenthal, C. G. Hughes, D. H. Janzen; L-Canavanine, a dietary nitrogen source for the seed predator Caryedes brasiliensis (Bruchidae).1982. Science. Vol. 217 no. 4557 pp. 353-355
Article en ligne (consultation le 10/09/12) : http://www.uky.edu/~garose/cancerrev.htm
G. Lecointre et H. Le Guyader ; Classification phylogénétique du vivant. 2001. Edition Belin. p 221. 
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L’évolution hybride

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