Les scientifiques retracent l’origine de nos dents à partir des poissons à mâchoires les plus primitifs –

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  • L’origine de nos dents remonte à plus de 400 millions d’années, à l’époque où d’étranges poissons blindés ont développé pour la première fois des mâchoires et ont commencé à attraper des proies vivantes. Nous sommes les descendants de ces poissons, tout comme les 60 000 autres espèces vivantes de vertébrés à mâchoires – requins, poissons osseux, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères. Une équipe internationale de scientifiques dirigée par l’Université d’Uppsala (Suède), en collaboration avec l’ESRF, le synchrotron européen (France), la source de rayons X la plus brillante, a “ disséqué ” numériquement, pour la première fois, les fossiles de poissons à mâchoires les plus primitifs avec des dents trouvées près de Prague il y a plus de 100 ans. Les résultats, publiés aujourd’hui dans Science, montrent que leurs dents ont des caractéristiques étonnamment modernes.

    Les dents des vertébrés mâchoires actuels révèlent des schémas cohérents: par exemple, les nouvelles dents se développent généralement sur la face interne des anciennes, puis se déplacent vers l’extérieur pour les remplacer (chez l’homme, ce schéma a été modifié de sorte que de nouvelles dents se développent en dessous des anciennes, profondément à l’intérieur de la mâchoire). Il existe cependant plusieurs différences entre les poissons osseux (et leurs descendants, les animaux terrestres) et les requins; par exemple le fait que les requins n’ont pas du tout d’os, que leur squelette est fait de cartilage, et ni les écailles dentinaires ni les vraies dents de la bouche ne s’y attachent; ils s’assoient simplement dans la peau. Chez les poissons osseux et les animaux terrestres, les dents sont toujours attachées aux os de la mâchoire. De plus, alors que les requins perdent leurs dents usées entières, simplement en les détachant de la peau, les poissons osseux et les animaux terrestres perdent les leurs en dissolvant la base des dents.

    Cette diversité soulève de nombreuses questions sur l’origine des dents. Jusqu’à présent, les chercheurs se sont concentrés sur les fossiles d’un groupe d’anciens poissons qui vivaient il y a environ 430 à 360 millions d’années, appelés les arthrodires, qui étaient les seuls vertébrés à mâchoires dont les dents étaient connues. Cependant, ils ont eu du mal à comprendre comment ils auraient pu évoluer pour devenir les dents des vertébrés modernes, car les dents d’arthrodire sont si différentes en position et en mode d’ajout de dents par rapport aux poissons osseux et aux requins.

    Balayage des poissons à mâchoires les plus primitifs

    Une équipe de l’Université d’Uppsala, de l’Université Charles (République tchèque), du Natural History Museum de Londres (Royaume-Uni), du National Museum de Prague (République tchèque) et de l’ESRF, le Synchrotron européen (France) a entrepris de déterminer si ce type particulier de dentition était vraiment ancestrale à la nôtre, ou juste une ramification spécialisée de la lignée menant aux vertébrés à mâchoires modernes.

    Dans ce but, ils se sont tournés vers les acanthothoracides, un autre groupe de poissons primitifs que l’on pense être plus primitif que les arthrodires et étroitement lié aux tout premiers vertébrés à mâchoires. Le problème avec les acanthothoracides est que leurs fossiles sont rares et toujours incomplets. Les plus beaux d’entre eux proviennent du bassin de Prague en République tchèque, de roches d’un peu plus de 400 millions d’années, et ont été collectées au tournant du siècle dernier. Ils se sont avérés difficiles à étudier par les techniques conventionnelles car les os ne peuvent pas être libérés de la roche englobante et n’ont donc jamais été étudiés en détail.

    Les chercheurs ont utilisé les propriétés uniques de l’ESRF, la source de rayons X la plus brillante au monde et la ligne de lumière de microtomographie synchrotron ID19, pour visualiser la structure interne des fossiles en 3D sans les endommager. À l’ESRF, un anneau de 844 mètres d’électrons voyageant à la vitesse de la lumière émet des faisceaux de rayons X de haute puissance qui peuvent être utilisés pour scanner de manière non destructive la matière, y compris les fossiles.

    «Les résultats étaient vraiment remarquables, y compris des dentitions bien conservées que personne ne s’attendait à y trouver», déclare Valéria Vaškaninová, auteur principal de l’étude et scientifique de l’Université d’Uppsala. Des scans de suivi à une résolution plus élevée ont permis aux chercheurs de visualiser le modèle de croissance et même les espaces cellulaires parfaitement préservés à l’intérieur de la dentine de ces dents anciennes.

    Comme les arthrodires, les dentitions acanthothoracides sont attachées aux os. Cela indique que les poissons osseux et les animaux terrestres conservent la condition ancestrale à cet égard, alors que les requins sont spécialisés dans le fait d’avoir des dents qui ne sont attachées qu’à la peau – contrairement à la perception commune que les requins sont des vertébrés vivants primitifs. Encore une fois, comme les arthrodires, les dents des acanthothoracides n’étaient pas tombées.

    Plus différent des arthrodires que prévu

    À d’autres égards, cependant, les dentitions acanthothoracides sont fondamentalement différentes de celles des arthrodires. Comme les requins, les poissons osseux et les animaux terrestres, les acanthothoracides n’ont ajouté que de nouvelles dents à l’intérieur; les dents les plus anciennes étaient situées juste au bord de la mâchoire. À cet égard, les dentitions acanthothoracides semblent remarquablement modernes.

    “À notre grande surprise, les dents correspondaient parfaitement à nos attentes d’une dentition ancestrale commune pour les vertébrés cartilagineux et osseux.” explique Vaškaninová.

    Les os porteurs de dents portent également de petits éléments dentinaires non mordants de la peau sur leurs surfaces extérieures, un caractère partagé avec les poissons osseux primitifs mais pas avec les arthrodires. Il s’agit d’une différence importante car elle montre que les os de la mâchoire acanthothoracide étaient situés juste au bord de la bouche, tandis que les os de la mâchoire arthrodire se trouvaient plus loin. Un seul acanthothoracide (Kosoraspis) montre une transition de forme progressive de ces éléments dentinaires au vrai voisin dents, tandis qu’un autre (Radotina) a de vraies dents presque identiques à ses éléments dentinaires cutanés en forme. Cela peut être la preuve que les vraies dents n’avaient évolué que récemment à partir d’éléments dentinaires sur la peau.

    «Ces découvertes changent toute notre compréhension de l’origine des dents», déclare le co-auteur Per Ahlberg, professeur à l’Université d’Uppsala. Et il ajoute: «Même si les acanthothoracides sont parmi les plus primitifs de tous les vertébrés à mâchoires, leurs dents ressemblent à certains égards beaucoup plus aux dents modernes que les dentitions arthrodire. Leurs mâchoires ressemblent à celles des poissons osseux et semblent être directement ancestrales aux nôtres. Lorsque vous souriez au miroir de la salle de bain le matin, les dents qui vous sourient peuvent retracer leurs origines jusqu’aux premiers vertébrés mâchoires. “

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