C'est un oiseau ! C'est un crabe ! Non, c'est un poisson qui peut goûter avec ses pattes.
Certains rouges-gorges, un groupe de poissons dotés de deux nageoires en forme d'ailes et de six pattes semblables à celles d'un crabe, utilisent leurs pattes pour creuser dans le sable et trouver des proies enterrées avec un sens proche du goût, rapportent des chercheurs dans deux articles publiés le 26 septembre dans Biologie actuelleLa plupart des merles semblent n'utiliser leurs pattes que pour marcher. Mais un gène ancien, important pour la formation des membres chez les humains et d'autres animaux, ainsi qu'un gène impliqué dans la formation des papilles gustatives, ont aidé quelques espèces à développer des pattes qui permettent de goûter.
« De nouvelles choses sont issues de parties anciennes », explique David Kingsley, biologiste du développement à l’université de Stanford. Un poisson qui marche et qui possède des organes gustatifs sur ses membres peut sembler « vraiment nouveau, cool et différent, mais quand on creuse un peu, on découvre que ces nouvelles choses sont issues d’une boîte à outils de gènes préexistants et qu’on les déploie de manière nouvelle. »
Robins de mer du Nord (Prionotus carolinus) sont doués pour trouver des crabes ou des crevettes enterrés afin de récupérer un repas. Ils sont tellement doués que d'autres poissons semblent les suivre pour profiter du butin. Des études antérieures ont suggéré que les pattes du merle de mer du Nord pouvaient capter des signaux chimiques, mais on ne savait pas si les membres pouvaient détecter quoi que ce soit lorsqu'ils creusaient dans le fond marin.
Les poissons ont des papilles gustatives dans la bouche, et certains poissons ont même des papilles gustatives à l'extérieur de leur corps, explique Peihua Jiang, neurobiologiste au Monell Chemical Senses Center de Philadelphie, qui n'a pas participé aux travaux. Ainsi, même s'il ne le surprend pas que les merles de mer du Nord aient un sens extérieur du goût, il est « en fait assez étonnant » que leurs pattes soient devenues des organes sensoriels, dit-il. « C'est une caractéristique complètement nouvelle [for fish]ce n’est pas ce que nous voyons habituellement en ce qui concerne la façon dont vous détectez ou traitez les informations sur le goût. »
Il est difficile de définir ce qu'est le goût pour de nombreuses créatures aquatiques, en partie parce que certains produits chimiques se diffusent facilement dans l'eau, mais d'autres animaux aquatiques utilisent également des appendices pour détecter la nourriture, explique Nicholas Bellono, physiologiste à l'université de Harvard. Les pieuvres, par exemple, utilisent leurs bras pour détecter les molécules graisseuses collées à la carapace de leurs proies (SN: 18/04/23).
Pour les deux études, Kingsley, Bellono et leurs collègues ont utilisé un mélange varié d’expériences pour étudier la manière dont les merles de mer du Nord extraient leur nourriture. Des tests comportementaux ont montré que les poissons nageant dans des aquariums se concentrent sur l’extrait de moules achetées en magasin en tamisant le sable avec des pattes qui se terminent par une structure en forme de pelle. Des images en gros plan ont révélé de petits monticules sensoriels appelés papilles qui recouvrent les pattes, comme les papilles gustatives qui recouvrent la langue.
Au début, l'équipe n'était pas sûre que les papilles puissent détecter des substances chimiques de la même manière qu'elles sentent ou goûtent, ou que les poissons fassent quelque chose de nouveau, explique Corey Allard, biologiste à l'université de Harvard. « Nous avons découvert qu'il s'agissait d'une combinaison de ces deux phénomènes. [A sea robin leg] Il utilise un grand nombre des mêmes récepteurs que le goût, mais réutilisés et disposés d'une manière très différente des papilles gustatives de la bouche.
Des expériences génétiques et physiologiques supplémentaires ont révélé que les papilles sont dotées de cellules nerveuses sensibles au toucher et de capteurs gustatifs qui aident ces merles à déterminer où creuser. Les chercheurs ont détecté des niveaux élevés d'activité d'un gène appelé t1r3 — qui fournit les instructions pour fabriquer un récepteur présent dans les papilles gustatives des mammifères qui détectent le sucré — à l'extrémité de chaque patte. De plus, un gène ancien appelé tbx3a qui stimule le développement des membres chez de nombreux animaux, y compris les humains et les poulets, était crucial non seulement pour la formation des pattes du rouget, mais également pour la formation des papilles et pour le comportement de creusement.
La plupart des rouges-gorges, y compris une espèce qui ne creuse pas, appelée le rouge-gorge rayé (P. evolans), ont des pattes lisses en forme de tige qui ne peuvent probablement pas goûter, a découvert l'équipe. Cette différence suggère que les merles de mer du nord et un autre parent fouisseur, le merle de mer léopard (P. scitulus), font partie des rares espèces à bénéficier d’une « innovation évolutive », explique Amy Herbert, biologiste du développement à l’université de Stanford.
Bien que les pattes ne soient pas techniquement des pattes, note Herbert, bien que les poissons utilisent les appendices pour se déplacer (ce qui a incité l'équipe à les appeler pattes), leur position sur le corps d'un rougequeue s'apparente davantage à l'utilisation de bras pour marcher.
Qu'il s'agisse des bras ou des jambes, Jiang se demande si les papilles des membres peuvent détecter des composés amers qui ne signalent pas la présence de nourriture mais indiquent aux merles qu'ils ont trouvé quelque chose qu'ils veulent éviter. Il veut également savoir si les papilles gustatives de la bouche des merles détectent les mêmes goûts que leurs jambes. « Une fois qu'ils ont trouvé de la nourriture, quelle est la prochaine étape ? »
