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Comment les martins-pêcheurs plongent-ils sans se blesser le cerveau ?

Par Nicolas Guillot | Publié le 23.11.2023 à 12h10 | Modifié le 23.11.2023 à 12h10 | 0 commentaire
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Avec leur apparence saisissante et leurs capacités de chasse remarquables, les martins-pêcheurs sont des créatures fascinantes. Dans une étude récente, les scientifiques ont examiné de plus près la constitution génétique de ces oiseaux pour comprendre les secrets de leur capacité unique à plonger dans l’eau sans endommager leur cerveau.

Plonger tête première

Imaginez plonger la tête la première dans une piscine : ce n’est pas une mince affaire. La force de l’eau peut être étonnamment discordante, encore plus lorsqu’elle est approchée sous un angle incorrect.

Pourtant, le martin-pêcheur semble maîtriser ce geste, plongeant tête première pour attraper du poisson. La question est : comment y parvenir sans subir de lésions cérébrales ?

Objet de l’étude

L’étude, publiée dans la revue Biologie des communications, s’est concentré sur une comparaison de l’ADN de 30 espèces différentes de martins-pêcheurs. L’objectif était d’identifier des gènes susceptibles de donner un aperçu du régime alimentaire spécialisé des oiseaux et de leurs capacités uniques en matière de plongée.

Chad Eliason, premier auteur de l’étude et chercheur au Field Museum de Chicago, a déclaré : « Il s’agit d’une plongée à grande vitesse de l’air à l’eau, et elle est réalisée par très peu d’espèces d’oiseaux. » Le risque potentiel de telles plongées a fait de la capacité du martin-pêcheur un sujet d’intrigue scientifique.

« Pour que les martins-pêcheurs plongent tête première comme ils le font, ils doivent avoir développé d’autres caractéristiques pour les empêcher de se blesser le cerveau », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Shannon Hackett.

Cette théorie est également étayée par le fait que tous les martins-pêcheurs n’ont pas un régime alimentaire centré sur le poisson. Certains mangent des proies terrestres telles que des insectes, des lézards et même d’autres martins-pêcheurs.

Une évolution diversifiée

Des recherches antérieures menées par les co-auteurs Jenna McCollough et Michael Andersen, tous deux de l’Université du Nouveau-Mexique, ont révélé que les martins-pêcheurs ont fait évoluer leurs habitudes en matière de consommation de poisson à plusieurs reprises plutôt qu’à partir d’un seul ancêtre.

« Le fait qu’il y ait tant de transitions vers la plongée est ce qui rend ce groupe à la fois fascinant et puissant, du point de vue de la recherche scientifique », explique Hackett. « Si un trait évolue indépendamment à une multitude de moments différents, cela signifie que vous avez le pouvoir de trouver une explication globale pour expliquer pourquoi. »

Comment la recherche a été menée

Pour enquêter, les chercheurs ont analysé l’ADN de 30 espèces de martins-pêcheurs. Ils ont obtenu l’ADN du martin-pêcheur à partir de spécimens des collections du Field Museum. Grâce à des techniques de séquençage avancées, ils ont généré l’intégralité du code génétique de chaque oiseau.

L’analyse a révélé que les martins-pêcheurs plongeurs présentaient plusieurs modifications génétiques liées à l’alimentation et à la structure cérébrale. Des mutations ont notamment été trouvées dans le gène AGT, associé à la flexibilité alimentaire chez d’autres espèces, et dans le gène MAPT, lié aux protéines tau affectant le comportement alimentaire.

Protéines Tau

Le rôle des protéines tau est essentiel. Ils stabilisent les structures à l’intérieur du cerveau, mais un excès peut être nocif. Chez les humains, par exemple, des pathologies telles que les traumatismes crâniens et la maladie d’Alzheimer sont liées à une accumulation de protéine tau. Cela soulève des questions sur la manière dont les martins-pêcheurs atténuent les risques associés aux plongées fréquentes.

La propre expérience de Hackett a éveillé sa curiosité pour les protéines tau. « J’ai beaucoup appris sur la protéine tau lorsque j’étais responsable des commotions cérébrales dans l’équipe de hockey de mon fils. »

« J’ai commencé à me demander pourquoi les martins-pêcheurs ne meurent-ils pas parce que leur cerveau se transforme en bouillie ? Il doit y avoir quelque chose qu’ils font qui les protège des influences négatives liées aux atterrissages répétés sur la tête à la surface de l’eau.

Pression sélective

Hackett soupçonne que les protéines tau pourraient être une arme à double tranchant. « Les mêmes gènes qui maintiennent vos neurones dans votre cerveau bien rangés sont ceux qui échouent lorsque vous subissez des commotions cérébrales répétées si vous êtes un joueur de football ou si vous souffrez de la maladie d’Alzheimer. »

« Je suppose qu’il existe une sorte de forte pression sélective sur ces protéines pour protéger le cerveau des oiseaux d’une manière ou d’une autre. »

Le prochain défi de l’équipe est de comprendre l’impact de ces mutations génétiques sur les protéines produites et comment ces changements permettent au cerveau de l’oiseau de gérer le stress de la plongée.

« Maintenant, nous savons quels gènes sous-jacents changent et contribuent à créer les différences que nous observons au sein de la famille des martins-pêcheurs », a déclaré Eliason. « Mais maintenant que nous savons quels gènes examiner, cela a créé davantage de mystères. C’est ainsi que fonctionne la science.

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