samedi 24 janvier 2015

Des Australopithèques habiles

Pour Agreg et CAPES
Thèmes : évolution des homininés, squelette




Les Primates ont le pouce opposable aux autres doigts, mais seuls les humains du genre Homo ont des capacités de tenir précisément de petits objets dans leurs mains entre leur pouce et un autre doigt (l'index le plus souvent). C'est ce que l'on pensait...jusqu'à l'étude publiée dans Science le 22 Janvier par des chercheurs européens. Il faut désormais ajouter au moins une espèce d'Australopithèque à la liste des espèces avec cette capacité: Australopithecus africanus qui a vécu en Afrique du Sud entre -3 et -2 millions d'années (et incidemment la première espèce d'Australopithèque découverte en 1925 (enfant de Taung) bien avant Lucy qui appartient à Australopithecus afarensis). 

On avait déjà retrouvé des outils de pierre assez grossièrement taillés datant de 3,2 à 3,4 millions d'années. Mais aucune preuve directe convaincante provenant de fossiles n'avait été jusqu'à présent apportée d'une capacité de préhension fine à cette époque. Des analyses poussées par scanner de la partie spongieuse d'os de doigts fossilisés datant de 3 à 2 millions d'années ont été réalisées. Ce tissu, constitué de lamelles entremêlées (ou trabécules) qui lui donnent l'aspect d'une éponge, se remodèle au cours de la vie d'un individu selon ses activités (et les pressions qu'elles exercent sur ce tissu). Attraper des objets entre le pouce et l'index provoque des contraintes asymétriques dont les conséquences sont bien visibles sur les os de ces doigts chez les humains. D'autres activités comme attraper des branches ou manipuler un gros bâton ne provoque pas ces contraintes. Chez les os des doigts d'Australopithecus africanus on a retrouvé les mêmes modifications que chez des doigts du genre Homo. Par contre, Australopithecus afarensis (l'espèce à laquelle appartient Lucy) n'a pas ces modifications. 

Ces découvertes permettent de renforcer l'idée que l'élaboration et l'utilisation d'outils étaient plus précoces que supposé précédemment et que le critère "fabrique et utilise des outils élaborés" pour le genre Homo est plutôt une accentuation d'une tendance déjà ancienne plutôt qu'une véritable rupture. Pour la différence entre A. africanus et A. afarensis, il est tentant de spéculer que A. africanus serait plus proche des premiers Homo que A. afarensis. Ses dents et sa morphologie crâno-faciale ont déjà été remarqués comme "plus humaines" dans des études précédentes que ceux de Lucy and Co. En revanche, ses bras et ses pieds (notamment ses orteils) se rapprochent plus des chimpanzés. Donc difficile de conclure dans une foultitude de caractères mosaïques. 


Voir aussi cet article et cet article.



vendredi 2 janvier 2015

Les poissons font aussi preuve de doigté

Pour Agreg plutôt
Thèmes : évolution, développement, gènes Hox, membre chiridien

L'évolution des membres chiridiens des Tétrapodes à partir des nageoires paires (il y a environ 365 millions d'années) est un des paradigmes évolutifs les plus étudiés et les plus popularisés (même si cela donne régulièrement des expressions ridiculement finalistes dans la presse comme "les poissons qui se hissent sur la terre ferme"). On sait que les membres chiridiens ont d'abord évolué dans le milieu aquatique (chez Acanthostega par exemple) et que ce n'est que plus tard, par exaptation, que ces structures ont permis "la sortie des eaux" de certains Tétrapodes. 

Dans le détail de l'évolution des structures des membres chiridiens, il était admis que le stylopode (bras/cuisse) et le zeugopode (avant-bras/jambe) ont des structures homologues dans les nageoires paires, mais que l'autopode (poignet/cheville et doigts) était une structure néoformée chez les Tétrapodes. Le principal argument était venu de l'étude de l'expression des gènes homéotiques Hox, qui en plus de spécifier l'axe antéro-postérieur de tout l'organisme, contrôlent également l'axe proximo-distal du membre et des nageoires. Il existe chez les Tétrapodes une expression particulière de ces gènes dans la région du bourgeon de membre en développement qui va donner l'autopode, sans équivalent chez le modèle poisson habituel où cela a été étudié : le poisson-zèbre. D'où l'interprétation d'une structure nouvelle chez les Tétrapodes.


Lepisosteus oculatus

Mais des chercheurs américains/espagnols/brésiliens ont utilisé un autre modèle de poisson : Lepisosteus oculatus, un poisson d'eau douce américain dont le séquençage a montré qu'il a un génome beaucoup plus simple que celui du poisson-zèbre (pas de duplication du génome) et sans doute plus proche de l'ancêtre commun avec les Tétrapodes. Et surprise, des éléments génétiques régulateurs (enhancers) des gènes Hox de ce poisson sont capables de faire exprimer un gène rapporteur (LacZ) dans le futur autopode de souris transgéniques, ce qui n'avait jamais été réussi avec des enhancers du poisson-zèbre. Les comparaisons de séquence montrent que les enhancers du poisson-zèbre sont très dérivés par rapport à l'ensemble Tétrapode-Lepisosteus
C'est un argument pour dire que les poissons auraient des structures homologues de l'autopode dans les pièces squelettiques de leurs nageoires paires. Donc pas de nouveauté dans l'existence de l'autopode pour les Tétrapodes, même si des remaniements ont évidemment eu lieu. C'est à nouveau une leçon à méditer sur le particularisme des organismes-modèles (ici le poisson-zèbre) et les précautions qu'il faut avoir dès qu'il s'agit de généraliser à partir d'eux. 

Article original : Gehrke et al., 2015 : www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1420208112