Une image à fort grossissement de la peau d'un requin, montrant une large couverture de denticules dermiques. Crédit :Andrew Gillis, Laboratoire Gillis
En biologie, un débat de longue date a du mordant :si d'anciennes écailles de poisson se sont déplacées dans la bouche avec l'origine des mâchoires, ou si la dent avait sa propre création évolutive.
Des études récentes sur des espèces telles que le poisson zèbre ont montré des écailles et des dents se développant à partir de groupes de cellules distinctement différents dans des embryons de poisson, verser de l'eau froide sur les théories des « dents des écailles ».
Cependant, alors que la plupart des poissons de la mer ont des arêtes, une ancienne lignée - les requins, patins et raies - possèdent des squelettes entièrement constitués de cartilage.
Ces poissons cartilagineux conservent certaines caractéristiques primitives qui ont été perdues chez leurs homologues osseux, y compris de petites écailles épineuses incrustées dans leur peau appelées «denticules dermiques» qui ressemblent de manière frappante à des dents dentelées.
Maintenant, des chercheurs de l'Université de Cambridge ont utilisé des marqueurs fluorescents pour suivre le développement cellulaire dans l'embryon d'un poisson cartilagineux - une petite raie dans ce cas - et ont découvert que ces écailles épineuses sont en fait créées à partir du même type de cellules que les dents :la crête neurale cellules.
Les résultats, publié dans la revue PNAS , soutenir la théorie selon laquelle, dans les profondeurs de l'évolution précoce, ces écailles «denticulaires» ont été transportées dans les bouches émergentes des vertébrés à mâchoires pour former des dents. Les vertébrés à mâchoires représentent maintenant 99% de tous les vertébrés vivants, des poissons aux mammifères.
Image d'une rangée déchiquetée, denticules semblables à des dents qui courent le long du tronc et de la queue de la raie. Les denticules sont des organes ressemblant à des dents disposés en ligne au-dessus de la colonne vertébrale. Crédit :Andrew Gillis, Laboratoire Gillis
"Les écailles de la plupart des poissons qui vivent aujourd'hui sont très différentes des anciennes écailles des premiers vertébrés, ", déclare l'auteur de l'étude, le Dr Andrew Gillis du département de zoologie de Cambridge et du laboratoire de biologie marine de Woods Hole.
"Les écailles primitives avaient une structure beaucoup plus semblable à une dent, mais n'ont été conservés que dans quelques lignées vivantes, y compris celle des poissons cartilagineux comme les raies et les requins.
"Caresse un requin et tu trouveras qu'il est plus rugueux que les autres poissons, car la peau de requin est entièrement recouverte de denticules dermiques. Il existe des preuves que la peau de requin était en fait utilisée comme papier de verre dès l'âge du bronze, " dit Gilles.
"En marquant les différents types de cellules dans les embryons de raie, nous avons pu retracer leur destin. Nous montrons que, contrairement à la plupart des poissons, les écailles des denticules des requins et des raies se développent à partir des cellules de la crête neurale, tout comme les dents.
"Les cellules de la crête neurale sont au cœur du processus de développement des dents chez les mammifères. Nos résultats suggèrent une relation évolutive profonde entre ces écailles de poisson primitives et les dents des vertébrés.
"Les premiers vertébrés sans mâchoires étaient des filtreurs - aspirant de petites proies dans l'eau. C'est l'avènement des mâchoires et des dents qui a permis aux vertébrés de commencer à traiter des proies plus grosses et plus complexes."
Image d'un seul denticule dermique (écaille semblable à une dent) d'un nouveau-né de raie. Le denticule minéralisé est coloré en rouge, et le cartilage sous-jacent est coloré en bleu. Crédit :Andrew Gillis, Laboratoire Gillis
Le nom même de ces échelles, denticules dermiques, fait allusion au fait qu'elles sont formées de dentine :un tissu dur calcifié qui constitue la majorité d'une dent, assis sous l'émail.
Les denticules dermiques déchiquetés des requins et des raies - et, très probablement, dents de vertébrés - sont des vestiges du squelette minéralisé le plus ancien des vertébrés :placage de blindage superficiel.
Cette armure aurait peut-être atteint son apogée il y a environ 400 millions d'années chez des espèces de vertébrés sans mâchoires aujourd'hui éteintes, comme protection contre la prédation par les féroces scorpions de mer, ou même leurs premiers parents à mâchoires.
Les scientifiques de Cambridge émettent l'hypothèse que ces premières plaques de blindage étaient multicouches :constituées d'une base osseuse et d'une couche externe de dentine - les différentes couches dérivant de différents types de cellules dans les embryons à naître.
Ces couches ont ensuite été diversement retenues, réduit ou perdu dans différentes lignées de vertébrés au cours de l'évolution. "Cet ancien squelette dermique a subi des réductions et des modifications considérables au fil du temps, " dit Gilles.
"Les requins et la raie ont perdu la sous-couche osseuse, tandis que la plupart des poissons ont perdu la couche externe de dentine semblable à une dent. Quelques espèces, comme le bichir, un poisson populaire dans les aquariums domestiques, ont conservé des aspects des deux couches de cet ancien squelette externe."
