Les oiseaux chantent grâce à leur syrinx
L’appel mélodieux de nombreux oiseaux provient d’un organe mystérieux enfoui au plus profond de leur poitrine: une boîte vocale unique appelée syrinx. Maintenant, les scientifiques ont conclu que cette boîte vocale n’avait évolué qu’une fois, et qu’elle représentait un exemple rare de véritable nouveauté évolutive.
Le syrinx est une nouveauté évolutive
«C’est quelque chose qui ne sort de rien», a déclaré Denis Dubuole, généticien à l’Université de Genève en Suisse, qui n’a pas participé à cette recherche. «Rien ne ressemble à un syrinx chez aucun groupe d’animaux apparentés chez les vertébrés. C’est très bizarre. »
Les reptiles, les amphibiens et les mammifères ont tous un larynx, une boîte vocale située au sommet de la gorge qui protège les voies respiratoires. Les cordes vocales peuvent également vibrer pour permettre aux humains de parler, aux cochons de grogner et aux lions de rugir. Les oiseaux ont aussi des larynx.
Mais l’organe qu’ils utilisent pour chanter leur musique est plus bas, là où la trachée se sépare pour aller dans les deux poumons. La syrinx, nommée en 1872 d’après une nymphe grecque transformée en flûte de pan, présente une structure similaire: les deux tubes sont soutenus par du cartilage avec des plis fait de tissu.
Le plus ancien syrinx connu appartient à un fossile d’oiseau âgé de 67 millions d’années; c’est à peu près au même moment où tous les groupes d’oiseaux modernes se sont établis sur Terre. Julia Clarke, paléontologue de l’Université du Texas à Austin, qui a fait la découverte du syrinx en 2013, a réuni une équipe de biologistes du développement, de biologistes de l’évolution et d’autres chercheurs.
Un organe très différent du larynx
Le groupe a passé en revue la littérature et comparé l’anatomie, la génétique et le développement des syrinx et des larynx d’oiseaux et d’une gamme de reptiles modernes. Les organes sont très différents encore plus que ne le croyaient les premiers biologistes. Pour travailler les cordes vocales, les larynx dépendent des muscles qui s’attachent au cartilage de cet organe. Mais le syrinx repose, au moins en partie, sur des muscles qui s’étendent de l’arrière de la langue aux os qui relient les bras au corps.
Une image 3D de la fracture de la trachée-artère pour aller dans les poumons montre à quel point la jonction est devenue complexe chez les oiseaux (à droite) par rapport aux alligators (à gauche), donnant ainsi naissance à une nouvelle boîte vocale aviaire.
(Julia Clarke et al.)
Ils se développent également très différemment
Les deux organes semblent également se développer différemment. Le larynx est constitué d’un mélange de cellules du mésoderme et de la crête neurale, qui forment les muscles et certaines cellules de l’os du visage et des cellules nerveuses, respectivement. Mais le syrinx est constitué uniquement de cellules du mésoderme. Aucune cellule de la crête neurale n’est impliquée.
«Cela présente un cas rare assez intéressant de la manière dont de nouvelles structures et les programmes de développement évoluent», a déclaré Clarke. Cependant, ces différences ont toujours pour résultat des organes ayant la même fonction.
Clarke et ses collègues soupçonnent que les ancêtres des oiseaux modernes avaient également un larynx. Puis, à un moment donné, avant que les oiseaux ne deviennent des oiseaux, le cartilage de la trachée-artère juste au-dessus des poumons s’est dilaté pour former le syrinx.
Cette expansion peut avoir initialement fourni un soutien supplémentaire à la scission dans la trachée-artère; finalement, il a développé des anneaux de muscle qui ont permis un répertoire sonore aviaire entendu de nos jours. Pendant des millions d’années, le syrinx a repris la production de sons du larynx, probablement parce que le syrinx était plus polyvalent pour produire une grande variété de sons.
Un innovation évolutive
Cela signifie que le syrinx est une nouveauté évolutive, ont déclaré Clarke et ses collègues dans les Actes de la National Academy of Sciences. Les vraies nouveautés en évolution sont difficiles à trouver. Ce sont des innovations – de nouveaux traits ou de nouvelles structures – qui apparaissent sans aucun lien clair avec les traits ou les structures existants.
La plupart des nouveautés présumées, telles que les doigts et les orteils chez les animaux terrestres, se sont révélées être le résultat de l’évolution qui bricole avec quelque chose qui existe déjà, comme les ailerons de poisson dans le cas des doigts et des orteils.
En permettant aux chansons de devenir plus complexes, le syrinx aurait pu inciter les oiseaux avec de nouvelles variations de leurs chansons à se scinder en de nouvelles espèces. De plus cette recherche peut avoir des implications au-delà des chanteurs aviaires.
Richard Vogt, écologiste du comportement de l’Institut national de recherche amazonien de Manaus, au Brésil, explique que cela lui donne un point de départ pour la recherche des structures qui font du bruit chez les tortues.
Des tortues émettent des sons
Depuis 2008, Vila et la biologiste spécialiste de la conservation, Camila Rudge Ferrara de la Wildlife Conservation Society de Manaus, ont montré que les tortues, en particulier les espèces ayant des caractéristiques sociales développées, émettent une variété de sons, même dans leurs œufs. On ignore actuellement s’ils utilisent leur larynx ou ne génèrent ces bruits que dans leur bouche.
Ni les tortues, ni les crocodiles, qui ont évolué plus tard, n’ont de syrinx, explique Nicolas Mathevon, éthologue à l’Université de Lyon / St. Etienne en France, qui étudie les sons que font les crocodiles et leurs proches – les seuls représentants modernes des dinosaures à part les oiseaux -. Les crocodiles ont divergé par rapport aux oiseaux il y a 240 millions d’années, et plusieurs sont réputés pour leurs chants.
Le chant des oiseaux
Mais les crocs ont un larynx très basique, avec des structures qui vibrent dans le flux de l’air que les crocodiles respirent. Si le syrinx a évolué au fur et à mesure de la naissance des oiseaux, «certains dinosaures ont peut-être eu deux sources sonores», explique Mathevon. « Peut-être qu’un jour nous trouverons le fossile d’un dinosaure avec un larynx et un syrinx. »
Dans tous les pays nous avons de magnifiques oiseaux, qui chantent du matin au soir, mais le Québec n’est pas en reste; il y a également plusieurs sortes d’oiseaux qui nous enchantent avec leurs vocalises. Voici quelques exemples, pour les amoureux de la nature :
Crédit photo : Ryk Naves
Source : Science