On the left, a fish with its mouth open and gills visible. On the right, a person holding their outer ear out.

Nos oreilles externes pourraient provenir d’anciennes branchies de poissons, découvrent les scientifiques

Par Anissa Chauvin

L’extérieur des humains oreilles pourrait avoir évolué à partir des branchies de poissons préhistoriques, selon une nouvelle étude.

Des expériences d’édition génétique indiquent que le cartilage des branchies des poissons a migré dans le conduit auditif il y a des millions d’années au cours de notre vie. évolution. En remontant encore plus loin, nos oreilles externes pourraient avoir des racines évolutives dans d’anciens invertébrés marins, tels que limulesdisent les scientifiques.

La recherche apporte un nouvel éclairage sur les origines mystérieuses des oreilles externes, propres aux mammifères. « Lorsque nous avons démarré le projet, l’origine évolutive de l’oreille externe était une véritable boîte noire », co-auteur de l’étude Crump de jaugeprofesseur de biologie des cellules souches et de médecine régénérative à l’Université de Californie du Sud, a déclaré dans un communiqué. déclaration.

Les chercheurs savaient déjà que nos oreilles moyennes – dont chacune se trouve derrière le tympan et comprend trois petits os – est né des mâchoires de poissons anciens. Cet exemple d’évolution transformant et réutilisant des structures anatomiques « nous a amenés à nous demander si l’oreille externe cartilagineuse pouvait également provenir d’une structure ancestrale de poisson », a déclaré Crump.

Nos oreilles externes et celles des autres mammifères sont constituées d’un sous-type de cartilage appelé cartilage élastique. Il est plus flexible que le cartilage hyalin ou le fibrocartilage, présents respectivement dans le nez humain et dans les disques entre nos vertèbres.

La clé pour retracer l’origine des oreilles externes des humains jusqu’aux poissons a été la découverte que le cartilage élastique est également présent dans les branchies des poissons. « Lorsque nous avons commencé l’étude, il y avait très peu de choses sur l’existence du cartilage élastique en dehors des mammifères », a déclaré Crump.

Les chercheurs ont utilisé des colorations protéiques pour révéler que les branchies du poisson zèbre (Danio Rério), le saumon atlantique (Salmo Salar) et trois autres espèces de poissons contiennent du cartilage élastique. Les espèces sont toutes des poissons osseux modernes, ce qui suggère que le cartilage élastique est une caractéristique générale de ce groupe, selon l’étude publiée le 9 janvier dans la revue Nature.

Ensuite, les scientifiques ont testé le lien évolutif entre le cartilage élastique des branchies des poissons et les oreilles externes des mammifères. Le cartilage élastique ne se conserve pas bien dans les fossiles, c’est pourquoi les chercheurs ont plutôt utilisé des indices moléculaires. Ils ont recherché des éléments de contrôle génétique appelés « amplificateurs » – de courtes séquences d’ADN qui peuvent activer les gènes associés lorsqu’elles sont liées par des protéines spécifiques.

Étant donné que les activateurs génétiques sont hautement spécifiques aux tissus, les chercheurs peuvent facilement détecter où ils sont actifs. Pour tester si l’activité des amplificateurs – et donc la régulation des gènes – est similaire dans les branchies des poissons et dans les oreilles externes humaines, Crump et ses collègues ont inséré des amplificateurs de l’oreille externe humaine dans les génomes du poisson zèbre.

L’expérience a déclenché une activité dans les branchies du poisson zèbre, faisant allusion à un lien ancestral entre les gènes des oreilles externes humaines et les branchies des poissons. Ensuite, les chercheurs ont mené l’expérience inverse : ils ont inséré des amplificateurs associés aux branchies du poisson zèbre dans le génome de la souris et ont détecté une activité dans les oreilles externes des souris.

Grâce à une autre série d’expériences avec des têtards et des lézards anoles verts (Anolis carolinensis), l’équipe a montré que les amphibiens et les reptiles héritaient également des structures branchiales et auriculaires des poissons. Chez les lézards, l’activité amplificatrice se situait dans le conduit auditif, ce qui suggère que le cartilage élastique avait commencé à migrer des branchies vers l’oreille externe au moment où les reptiles sont apparus sur Terre il y a environ 315 millions d’années.

« Nos résultats suggèrent que des éléments d’un programme ancestral de développement des branchies ont été réutilisés plusieurs fois au cours de l’évolution des vertébrés pour générer diverses structures de branchies et d’oreilles », ont écrit les chercheurs dans l’étude.

Enfin, l’équipe a découvert un activateur dans les cellules du crabe fer à cheval qui déclenchait l’activité des branchies du poisson zèbre. Les limules sont des « fossiles vivants » apparus il y a environ 400 millions d’années, et la découverte suggère que nos oreilles externes pourraient avoir des racines évolutives beaucoup plus profondes qu’on ne le pensait auparavant.

Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour confirmer la profondeur d’étirement de ces racines, « ces travaux ouvrent un nouveau chapitre sur l’évolution de l’oreille des mammifères », a déclaré Crump.

Anissa Chauvin