Evolution complexe et inattendue du crâne d'un hibou

Publié par Isabelle le 30/10/2020 à 13:00
Source: CNRS INEE

Figure modifiée d'après les Figures 1 et 4 de Duhamel et al. (2020)
Le hibou Otus murivorus, sur l'île Rodrigues, dans l'Océan Indien, a doublé de taille, et subi une légère réduction des ailes, avant de s'éteindre récemment à cause de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...). Son crâne (Le crâne est une structure osseuse ou cartilagineuse de la tête, caractéristique des crâniates (dont font partie les vertébrés). Le rôle principal du crâne est de protéger le système...) a été étudié afin d'y rechercher des effets particuliers de l'évolution insulaire, en collaboration entre le Laboratoire de géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et λογος (logos,...) de Lyon: Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...), planètes et environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement...) (LGL-TPE), le Laboratoire d'écologie des hydrosystèmes naturels anthropisés (LEHNA), et le NHM Tring (UK). Ce travail, paru dans Scientific Reports, révèle des effets inattendus tels qu'une réduction de la taille relative du crâne et plus encore du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du...), une latéralisation relative des yeux, ou encore un sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une...) olfactif remarquablement développé, suggérant une capacité probable à charogner des carcasses de tortues.

Comme des centaines d'autres espèces d'oiseaux insulaires endémiques, le Hibou (Le nom hibou désigne plusieurs oiseaux différents répartis dans quatre genres de la famille des Strigidae. Le hibou se distingue de la chouette par la...) de Rodrigues (Rodrigues est la plus petite des trois îles de l’archipel des Mascareignes.) (l'une des îles Mascareignes (Les Mascareignes sont trois îles du sud-ouest de l'océan Indien situées au large de la côte est de Madagascar. Deux États exercent leur souveraineté sur cet archipel d'origine volcanique que le...) dans l'Océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants...) Indien) s'est éteint à cause de l'arrivée de l'homme et des différents impacts anthropiques sur l'écologie insulaire (tels que la déforestation, l'introduction de rats et d'animaux domestiques, ou la chasse). Ce hibou, Otus murivorus, disparu au début du 18e siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une...), témoigne d'une évolution insulaire poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air brassé par un moteur, dans le sens inverse de l'avancement.), à un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) inconnu chez les espèces actuelles, avec notamment un doublement de la taille par rapport à son espèce-soeur continentale O. sunia (poids quadruplé), et une légère réduction des ailes.

Dans des travaux publiés dans la revue Scientific Reports, une équipe du Laboratoire de géologie de Lyon: Terre, planètes et environnement (LGL-TPE - CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Claude Bernard (Claude Bernard, né le 12 juillet 1813 à Saint-Julien (Rhône) et mort le 10 février 1878 à Paris, est un médecin et...) / ENS LYON), du Laboratoire d'écologie des hydrosystèmes naturels anthropisés (LEHNA - CNRS / Ecole nationale des travaux publics d'Etat / Université Claude Bernard), et du NHM Tring (UK), a étudié l'évolution du crâne chez ce hibou en comparaison avec un éventail d'espèces actuelles d'écologies variées, comprenant notamment O. sunia, dans le but de rechercher des particularités morphologiques. Pour cela, un crâne fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le...) d'Otus murivorus âgé de quelques milliers d'années a été scanné par microtomographie à rayons X, puis les image 3D du crâne ont été analysées par des méthodes de morphométrie géométrique. A partir des mêmes données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis...), les caractéristiques de la cavité cérébrale ont été quantifiées également, par des mesures traditionnelles (développement relatif des différentes aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) cérébrales), ainsi que celles du labyrinthe osseux de l'oreille interne (L'oreille interne est une des parties de l'oreille, qui contient non seulement l'organe de l'ouïe, la cochlée ou limaçon, mais aussi le Système vestibulaire, organe de l’équilibre, responsable de...) (équilibrage, audition).

Les résultats indiquent, par comparaison avec les autres hiboux, que l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il...) de Rodrigues a vu évoluer une série de caractéristiques dont certaines inattendues. L'évolution de la taille de son crâne, et plus encore de son cerveau, ont pris du "retard" par rapport au doublement de la taille corporelle chez cette espèce ; un tel retard évolutif concernant le cerveau était déjà connu chez l'aigle "géant" éteint de Nouvelle-Zélande (La Nouvelle-Zélande est un pays de l'Océanie, au Sud-Ouest de l'océan Pacifique, constitué de deux îles principales (l'île du Nord et l'île du...) (Scofield & Ashwell, JVP 29, 637-649, 2009), et pourrait être lié à la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en informatique...) structurale du cerveau, qui ne pourrait pas évoluer aussi rapidement en taille. D'ailleurs, chez O. murivorus les yeux sont devenus plus latéraux au cours de l'évolution insulaire, et cela pourrait être lié à la place laissée latéralement et en arrière par le cerveau proportionnellement réduit. D'autre part, une zone cérébrale appelée le bulbe (Un bulbe est une pousse souterraine verticale disposant de feuilles modifiées utilisées comme organe de stockage de nourriture par une plante à dormance.) olfactif est fortement agrandie chez le Hibou de Rodrigues (Figure), indice d'un odorat très développé. Cela suggère que cette espèce de hibou avait possiblement un régime alimentaire (Pour les régimes alimentaires d'ordre culturel pratiqués par l'Homme voir pratique alimentaire; Pour les régimes visant à perdre du poids voir régime amaigrissant.) en partie charognard (comme les vautours), probablement sur des carcasses de tortues endémiques super-abondantes sur l'île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif...) à l'époque, aujourd'hui éteintes également.

Une telle spécialisation est inattendue et unique chez les hiboux et les chouettes. Notons que l'étude menée n'indique pas que ce hibou ait été plus ou moins nocturne que les autres espèces d'Otus en général. Enfin, les mesures au niveau de la cavité cérébrale et de l'oreille (L'oreille est l'organe qui sert à capter le son et est donc le siège du sens de l'ouïe, mais elle joue également un rôle important dans l'équilibre. Le mot peut...) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou...) indiquent une écologie particulièrement terrestre, des capacités de vol réduites, et un comportement peu farouche: des caractéristiques écologiques répandues chez de nombreux oiseaux insulaires. Le Hibou de Rodrigues témoigne donc de formes d'évolution combinées de façon unique et complexe, et en partie liées à des adaptations inattendues, soulignant l'importance des espèces éteintes dans l'étude biologique de l'insularité.


Une des caractéristiques du Hibou de Rodrigues. (a) la longueur du bulbe olfactif (flèches rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) en (c,d)) en fonction de la taille du cerveau, chez un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'espèces d'oiseaux ; le Hibou de Rodrigues (cercle orange) figure parmi les oiseaux au bulbe olfactif le plus développé, y compris comparé à son espèce-soeur continentale Otus sunia (triangle turquoise) ou à d'autres Strigidés. Les autres noms sur le diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie...) sont les noms abrégés des autres hiboux inclus dans cette étude, et les autres points sont un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) d'autres oiseaux. (b) Le crâne et (c) le moulage virtuel de la cavité cérébrale du Hibou de Rodrigues Otus murivorus, comparé à (d) la Chouette (Chouette est un nom vernaculaire qui désigne des oiseaux de la famille des Strigidae (sans pour autant désigner tous les oiseaux de cette famille), qui regroupe environ 200 espèces caractérisées comme des rapaces...) des terriers Athene cunicularia ; le bulbe olfactif d'O. murivorus apparaît très développé. Orb=orbite. L'échelle en bas représente 1 cm.
Figure modifiée d'après les Figures 1 et 4 de Duhamel et al. (2020)

Les objectifs de développement durable
ODD 15: Vie (La vie est le nom donné :) terrestre.
Ce travail contribue à la compréhension des mécanismes par lesquels l'homme a provoqué l'extinction (D'une manière générale, le mot extinction désigne une action consistant à éteindre quelque chose. Plus particulièrement on retrouve ce terme...) d'espèces d'oiseaux endémiques insulaires, et la connaissance de ces espèces disparues.

Références:
Duhamel A, Hume JP, Guenser P, Salaviale C, Louchart A. Cranial evolution in the extinct Rodrigues Island owl Otus murivorus (Strigidae), associated with unexpected ecological adaptations.
Sci Rep. 2020;10(1):14019. Published 2020 Aug 20. doi:10.1038/s41598-020-69868-1
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