Ce poisson a des jambes - et il les utilise pour autre chose que marcher

C'est un oiseau! C'est un crabe! Non, c'est un poisson qui peut goûter avec ses jambes.

Certains pouillots de mer, un groupe de poissons avec deux nageoires ressemblant à des ailes et six pattes de crabe, utilisent leurs jambes pour creuser dans le sable et trouver des proies enfouies avec un sens assez similaire au goût, rapportent des chercheurs dans deux articles publiés le 26 septembre dans Current Biology. La plupart des pouillots de mer semblent utiliser leurs jambes uniquement 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 construction des bourgeons gustatifs, ont aidé quelques espèces à développer des jambes qui ont le goût.

« De nouvelles choses sont issues de parties anciennes », déclare David Kingsley, biologiste du développement à l'Université de Stanford. Un poisson marcheur avec des organes de goût sur ses membres peut sembler « vraiment nouveau, cool et différent, mais lorsque vous creusez... les nouvelles choses sont apparues en prenant une boîte à outils de gènes préexistants et en les déployant de nouvelles manières. »

Les pouillots de mer du nord (Prionotus carolinus) sont doués pour trouver des crabes ou des crevettes enfouis pour se saisir d'un repas. Tellement doués, en fait, que d'autres poissons semblent suivre pour profiter de tout butin. Des études antérieures ont suggéré que les pattes des pouillots de mer du nord pourraient capter des signaux chimiques, mais il n'était pas clair si les membres pouvaient ressentir quelque chose en creusant dans le fond marin.

Les poissons ont des bourgeons gustatifs dans leur bouche, et certains poissons ont même des bourgeons gustatifs à l'extérieur de leur corps, explique Peihua Jiang, neurobiologiste au Monell Chemical Senses Center à Philadelphie et non impliqué dans le travail. Donc, bien qu'il ne soit pas surpris que les pouillots de mer du nord aient un sens extérieur du goût, c'est « en fait assez incroyable » que leurs jambes soient devenues des organes sensoriels, dit-il. « C'est complètement une nouvelle caractéristique [pour les poissons], pas ce que nous voyons généralement pour la façon dont on détecte ou traite l'information gustative. »

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 il y a d'autres animaux aquatiques qui utilisent également des appendices pour détecter la nourriture, explique Nicholas Bellono, physiologiste à l'Université Harvard. Les pieuvres, par exemple, utilisent leurs bras pour détecter les molécules grasses collées aux coquilles des proies (SN : 4/18/23).

Pour les deux études, Kingsley, Bellono et leurs collègues ont utilisé un mélange diversifié d'expériences pour explorer comment les pouillots de mer du nord fouillent la nourriture. Des tests comportementaux ont montré que les poissons nageant dans des réservoirs se dirigent vers l'extrait de moules achetées en magasin pendant qu'ils tamisent le sable avec des jambes se terminant par une structure en forme de pelle. Des images en gros plan ont révélé de petites protubérances sensorielles appelées papilles qui recouvrent les jambes, comme les papilles gustatives qui recouvrent les langues.

Au début, l'équipe n'était pas sûre si les papilles pouvaient détecter les produits chimiques de la même manière que l'odorat ou le goût, ou si les poissons faisaient quelque chose de nouveau, explique Corey Allard, biologiste à l'Université Harvard. « Nous avons découvert que c'est une combinaison. [Une jambe de pouillot de mer] utilise beaucoup des mêmes récepteurs que ceux du goût, mais réutilisés et disposés d'une manière très différente » des papilles gustatives dans la bouche.

Des expériences génétiques et physiologiques supplémentaires ont montré que les papilles ont des cellules nerveuses sensibles au toucher et des capteurs de goût qui aident ces pouillots de mer 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 bourgeons gustatifs détectant le sucré chez les mammifères — à l'extrémité de chaque jambe. De plus, un gène ancien appelé tbx3a, qui conduit au développement des membres chez de nombreux animaux, y compris les humains et les poulets, était crucial non seulement pour la formation des jambes de pouillot de mer mais aussi pour former les papilles et pour diriger le comportement de fouille.

La plupart des pouillots de mer, y compris une espèce non fouilleuse appelée le pouillot de mer rayé (P. evolans), ont des jambes lisses en forme de tige qui ne peuvent probablement pas percevoir le goût, a découvert l'équipe. Cette différence suggère que les pouillots de mer du nord et un autre parenté fouisseur, le pouillot de mer léopard (P. scitulus), font partie des quelques espèces bénéficiant d'une « innovation évolutive », explique Amy Herbert, biologiste du développement à l'Université de Stanford.

Bien que les jambes ne soient pas techniquement des jambes, fait remarquer Herbert. Bien que les poissons utilisent les appendices pour se déplacer — ce qui a incité l'équipe à les appeler jambes — leur position sur le corps d'un pouillot de mer est plus similaire à l'utilisation des bras pour marcher.

Que ce soient des bras ou des jambes, Jiang se demande si les papilles des membres peuvent détecter des composés amers qui ne signalent pas de la nourriture mais indiquent plutôt aux pouillots de mer lorsqu'ils ont découvert quelque chose qu'ils veulent éviter. Il veut aussi savoir si les papilles gustatives dans la bouche des pouillots de mer détectent les mêmes goûts que leurs jambes. « Une fois qu'ils trouvent effectivement de la nourriture, quelle est la prochaine étape ? »