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Des dinosaures aux oiseaux: l'origine de la formation des plumes
Au 12ème jour d’incubation, les bourgeons de plumes présentent des domaines longitudinaux de densité cellulaire qui correspondent aux barbes de la future plume de duvet. (Michel Milinkovitch et al., 2025) © Rory Cooper & Michel Milinkovitch (CC BY)
Les plumes figurent parmi les appendices cutanés les plus complexes du règne animal. Leur origine fait l’objet de nombreux débats mais les découvertes paléontologiques et les études en biologie du développement suggèrent qu’elles dérivent d’appendices plus simples appelés protoplumes. Ces structures primitives, faites d’un seul filament tubulaire, existaient il y a environ 200 millions d’années chez certains dinosaures. Les paléontologues débattent de leur existence encore plus ancienne chez l’ancêtre commun des dinosaures et des ptérosaures - les premiers vertébrés volants aux ailes membraneuses - il y a 240 millions d’années.
Le laboratoire de Michel Milinkovitch, professeur au Département de génétique et évolution de la Faculté des sciences de l’UNIGE, étudie le rôle des voies de signalisation moléculaires - ces systèmes de communication qui permettent la transmission de messages au sein et entre les cellules - dans le développement embryonnaire des écailles, des poils et des plumes chez les vertébrés actuels. Parmi elles, la voie Sonic Hedgehog (Shh) joue un rôle clé. Lors d’une étude précédente, les scientifiques suisses avaient stimulé la voie Shh en injectant dans les vaisseaux sanguins d’un embryon de poulet une molécule activatrice et avaient observé la transformation complète et permanente des écailles en plumes sur les pieds de ces oiseaux.
Les scientifiques ont voulu cette fois étudier ve qu'il se apsse lrosque cette voie est inhibée. En injectant une molécule qui bloque la voie de signalisation Shh au 9ème jour du développement embryonnaire, juste avant l’apparition des bourgeons de plumes sur les ailes, les deux chercheurs ont observé la formation de bourgeons non ramifiés et non invaginés, probablement similaires aux premiers stades des protoplumes.
Toutefois, à partir du 14ème jour du développement embryonnaire, la morphogénèse des plumes se rétablissait partiellement. En outre, bien qu’à l’éclosion les poussins présentaient des zones de peau nue, des follicules sous-cutanés dormants se sont réactivés spontanément, leur permettant d’arborer un plumage normal à l’âge adulte.
Cette recherche, publiée dans la revue PLOS Biology, apporte un éclairage sur les mécanismes morphogénétiques ayant conduit à la diversification des plumes au cours de l’évolution.
