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Les organes génitaux du coq sont un puzzle évolutif.
Le cas du pénis d’oiseau manquant est un mystère de longue date en biologie évolutive. Mais l’identification d’un mécanisme moléculaire qui contrôle la perte de pénis chez les oiseaux permet de résoudre cette énigme.
Environ 97% des espèces aviaires arborent peu ou pas de phallus, bien qu’elles se reproduisent par fécondation interne. Une étude publiée aujourd’hui dans Current Biology1 montre que le développement des pénis de poulet est interrompu par des signaux favorisant la mort cellulaire.
« Cet article serait dans la Nature ou la science s’il s’agissait de personnes”, explique Richard Prum, ornithologue évolutionniste à l’Université de Yale à New Haven, Connecticut. « L’ensemble du résultat est entièrement nouveau. »
Les poulets mâles, qui ne possèdent qu’un nœud phallique rudimentaire, pompent leur sperme dans les femelles en utilisant un « baiser cloacal » — un mouvement qui presse les cloacas mâles et femelles, ouvertures utilisées pour l’excrétion des déchets et la copulation. En revanche, les canards possèdent de grands pénis soigneusement enroulés qui peuvent mesurer environ la moitié de la longueur de leur corps2.
Pour mieux comprendre les signaux qui contrôlent la croissance du pénis, des chercheurs dirigés par Martin Cohn, biologiste du développement à l’Université de Floride à Gainesville, ont cherché des différences entre les embryons de canard et de poulet en développement.
De près et personnellement
Les scientifiques ont observé le développement du pénis à travers de minuscules fenêtres découpées en œufs de canard et de poule. Ils ont constaté que les poulets formaient initialement des pénis similaires à ceux des canards, mais que vers le neuvième jour de développement, le pénis de poulet naissant — appelé tubercule génital — cesse de croître et commence à rétrécir.
« Nous nous attendions à ce qu’il manque un facteur d’excroissance critique”, explique Cohn, mais l’équipe a découvert que plusieurs des mêmes gènes qui stimulent la croissance du pénis chez les canards continuaient d’être fortement exprimés chez les poulets. Il y a cependant une différence clé entre les deux espèces. Les poulets ont montré des niveaux accrus de Bmp4 — une protéine qui favorise la mort cellulaire – près de l’extrémité du tubercule. ”Nous avons été très surpris « , dit Cohn.
Les chercheurs ont pu éviter la mort des cellules génitales chez les poulets en traitant un côté du tubercule avec de la Noggin, une protéine qui bloque l’activité de la Bmp. Après une journée, le côté traité à la caboche a atteint environ 6,5 fois la longueur du côté non traité. Le traitement d’un côté des tubercules de canard en croissance avec Bmp4 a entraîné une mort cellulaire localisée et un rétrécissement du pénis, imitant le développement génital normal chez les poulets mâles.
Les résultats suggèrent que la croissance génitale chez les oiseaux est contrôlée par un programme commun qui a été personnalisé par des ajustements évolutifs dans la signalisation des Bmp, disent les auteurs.
Mais les données n’expliquent pas pourquoi les poulets perdent leur pénis. Cohn suggère que les phallus pourraient avoir été perdus comme conséquence secondaire de l’évolution d’autres parties du corps telles que les membres et les dents, dont le développement est également affecté par les protéines Bmp.
Bob Montgomerie, biologiste évolutionniste à l’Université Queen’s en Ontario, au Canada, n’est pas d’accord. Lui et d’autres ont suggéré que parce que le baiser cloacal nécessite une coopération entre des partenaires consentants, des poulets femelles et d’autres oiseaux peuvent avoir sélectionné des mâles avec des pénis plus petits en partie pour échapper à la copulation forcée. Au fil du temps, cette préférence aurait remodelé les organes génitaux des oiseaux mâles.