Les plumes des oiseaux sont peut-être à l’origine des filaments d’anciens dinosaures, mais une équipe de chercheurs suisses se penche sur la génétique de la formation des plumes en expérimentant avec des embryons de poulet. En manipulant une voie de signalisation clé, ils ont reconstruit une structure similaire à celle de la plume d’origine, révélant l’élasticité et le raffinement évolutif du processus de développement des plumes. La croissance des plumes se rétablit souvent même lorsqu’elle est perturbée, ce qui fait allusion à l’étonnante complexité et à la stabilité de cette innovation évolutive.

Au jour 12 de l’incubation, les bourgeons pennés prennent des zones longitudinales de densité cellulaire qui correspondent aux futures branches duveteuses. Crédits image : © Rory Cooper et Michel Milinkovitch (CC BY)

羽毛是动物身上最复杂的皮肤结构之一。它们的进化起源一直存在争议，但化石和发育生物学的证据表明，羽毛有一个共同的起源：简单的毛发状结构，称为原羽毛。这些早期的羽毛前体由一根管状细丝组成，据信最早出现在大约 2 亿年前的某些恐龙身上。

一些科学家认为，原始羽毛可能进化得更早，可能是在大约 2.4 亿年前，在恐龙和翼龙的共同祖先中进化而来，翼龙是第一种具有膜状翅膀的飞行脊椎动物。原始羽毛的出现可能标志着羽毛进化的第一步关键。

Contrairement aux plumes modernes, les plumes primitives étaient des filaments cylindriques non ramifiés. Ils n’avaient pas les branches complexes et les petites branches qui constituaient la structure des plumes d’aujourd’hui, ni de follicules pileux (petits sacs de croissance de plumes dans la peau). Ces premières structures, qui ont peut-être rempli des fonctions telles que l’isolation thermique et l’affichage, ont été progressivement remodelées par la sélection naturelle en formes plus complexes et propices au vol.

À l’Université de Genève (UNIGE), le professeur Michel Milinkovitch et son équipe étudient comment les voies de signalisation moléculaire – des systèmes qui permettent aux cellules de communiquer – affectent le développement de traits tels que les écailles, les cheveux et les plumes chez les embryons de vertébrés.

Dans des études antérieures, l’équipe a activé une voie clé appelée Sonic Hedgehog (Shh) dans les embryons de poulet. En injectant une molécule activatrice dans les veines de l’embryon, ils ont déclenché une transformation spectaculaire : les écailles des pattes de l’oiseau se sont transformées en plumes de façon permanente.

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« Comme la voie Shh joue un rôle essentiel dans le développement des plumes, nous voulions voir ce qui se passe lorsque cette voie est inhibée », explique Rory Cooper, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Michel Milinkovitch et co-auteur de l’étude. En injectant une molécule qui bloque la voie de signalisation SHH au jour 9 du développement embryonnaire, juste avant que le bourgeon pinnoïde n’apparaisse sur les ailes, les deux chercheurs ont observé la formation de pennés non ramifiés et non invaginés, similaires au stade précoce présumé de la plume d’origine.

Cependant, à partir du jour 14 du développement embryonnaire, la morphogenèse des plumes reprend partiellement. De plus, bien que les poussins éclosent avec la peau nue, les follicules pileux sous-cutanés dormants se réactivent d’eux-mêmes, produisant finalement des poussins avec des plumes normales.

Michel Milinkovitch conclut : « Nos expériences montrent que si une brève perturbation lors du développement des écailles du pied peut la transformer définitivement en plume, il est beaucoup plus difficile de perturber durablement le processus de développement d’une plume. « De toute évidence, au cours de l’évolution, le réseau de gènes en interaction est devenu très fort, assurant le bon développement des plumes même en cas de perturbations génétiques ou environnementales importantes. Le plus grand défi est maintenant de comprendre comment les interactions génétiques ont évolué pour permettre l’émergence de nouveautés morphologiques telles que les plumes primitives. ”

编译自/ScitechDaily