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Un visage familier… vieux de 415 millions d’années

par Frédéric Magné - publié le , mis à jour le

Une équipe internationale composée de chercheurs français et suédois - de l’université d’Uppsala, du Centre de recherche sur la Paléobiodiversité et paléoenvironnements – CR2P (CNRS / MNHN / UPMC) et de l’European Synchrotron Radiation Facility - présente dans Nature un fossile permettant d’expliquer l’origine de l’une des parties les plus importantes de notre anatomie mais également le miroir de nos émotions : la face. Ils montrent comment quelques fossiles-clés, dont un petit poisson cuirassé vieux de 415 millions d’années nommé Romundina, illustrent étape par étape l’assemblage de la face lors de la transition entre vertébrés sans mâchoire et vertébrés avec mâchoires.

Romundina face BD - ©Vincent Dupret - Université Uppsala

Les vertébrés (animaux possédant une colonne vertébrale) se distribuent en deux groupes en fonction de la présence ou de l’absence de mâchoire. De nos jours, les seuls vertébrés sans mâchoires (cyclostomes) sont les lamproies et les myxines, alors que les vertébrés à mâchoires (gnathostomes) représentent plus de cinquante mille espèces, dont l’espèce humaine. On savait déjà que les vertébrés à mâchoires dérivaient d’ancêtres n’en possédant pas mais quid de la formation de la face ?

Dans un embryon de vertébré sans mâchoire, des masses de cellules spécifiques croissent vers l’avant de chaque côté du cerveau avant de se rencontrer dans le plan de symétrie pour former une “lèvre supérieure” très développée (non comparable à la nôtre) entourant une unique narine juste en avant des yeux. Chez un vertébré à mâchoires, au contraire, ces mêmes masses cellulaires croissent vers l’avant dans le plan de symétrie mais sous le cerveau, séparant les sacs nasaux qui s’ouvrent séparément vers l’extérieur. Voilà pourquoi notre visage a deux narines plutôt qu’une seule en plein milieu. La partie antérieure du cerveau est aussi beaucoup plus allongée chez un vertébré à mâchoires, avec comme résultat que notre nez est en avant du visage plutôt qu’en arrière entre les deux yeux.

Jusqu’à présent, on ne savait que peu de choses sur les étapes intermédiaires de cette étrange transformation. C’est là que le fossile de Romundina, un placoderme primitif (un « poisson cuirassé » doté de mâchoires) découvert dans l’arctique canadien, et dont le spécimen repose au Muséum national d’Histoire naturelle, entre en scène. Romundina a ses narines bien séparées, mais logées loin en arrière du bout du museau (qui rappelle une « lèvre supérieure » de vertébré sans mâchoire). « Ce crâne présente un mélange de caractères primitifs et modernes, lui conférant une place de choix au sein des vertébrés, le rendant particulièrement précieux pour les paléontologues », déclare Vincent Dupret de l’Université d’Uppsala. En reconstituant virtuellement les structures internes de ce crâne grâce aux rayons X à l’ESRF de Grenoble (European Synchrotron Radiation Facility), les auteurs montrent que ce crâne abritait un cerveau très court à l’avant, comme chez un vertébré sans mâchoire. De fait, « Romundina est construit comme un vertébré à mâchoires, mais avec des proportions de vertébré sans mâchoire, dit Per Ahlberg d’Uppsala, cela nous démontre que l’organisation de la majeure partie des masses tissulaires a été la première à changer, et que la forme de la tête ne s’est modifiée qu’ensuite ».

En replaçant Romundina dans une séquence comprenant d’autres fossiles, certains plus primitifs et d’autres plus évolués, les auteurs offrent ainsi un scénario montrant les principales étapes de cette transformation, se terminant par le reflet qui nous observe chaque matin dans le miroir de la salle de bain.

 Référence

"A primitive placoderm sheds light on the origin of the jawed vertebrate face", V. Dupret, S. Sanchez, D. Goujet, P. Tafforeau & P.E. Ahlberg. publié Nature, 12 février 2014

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