Les plumes, les cheveux et les écailles apparaissent souvent selon des motifs spécifiques. La répartition spatiale de ces structures kératiniques est déterminée génétiquement chez la plupart des animaux et est déjà établie au stade embryonnaire. Mais la tête ridée du crocodile est différente, écrivent des biologistes évolutionnistes et des bioinformaticiens suisses dans Nature.
Ces écailles de la tête sont formées par un processus purement mécanique au cours de la croissance, ont noté les chercheurs précédemment. Ils ont également découvert le mécanisme précis des rides. Au cours d’une croissance rapide, la peau se replie vers l’intérieur à certains endroits, créant les bords des écailles.
L’auto-organisation – dans laquelle les structures naissent d’un système chaotique – se produit fréquemment dans la nature. Prenons par exemple la croissance des flocons de neige ou la formation de motifs dans l’argile en train de sécher, mais aussi les structures qui recouvrent la peau des animaux. Dans ce dernier cas, l’auto-organisation est déjà largement inscrite dans les gènes.
Un processus purement mécanique
Mais il se passe quelque chose d’étrange avec les crocodiles. Auteur principal Michel Milinkovitch démontré en utilisant des graphiques 3D en 2012 dans Science que la disposition des écailles du corps chez les crocodiles est déterminée génétiquement, mais pas celle des écailles de la tête. Les polyèdres noueux et irréguliers qui recouvrent la tête et les mâchoires du crocodile s’emboîtent parfaitement et ne se chevauchent pas. La forme, la taille et la répartition de ces écailles semblent complètement aléatoires, et Milinkovitch concluait à l’époque qu’elles avaient été créées par un processus purement mécanique.
Il décrit maintenant exactement comment ce processus se déroule avec ses collègues Nature. Les scientifiques ont d’abord étudié la formation d’écailles à travers des expériences avec des embryons de crocodiles du Nil. Des écailles extra-larges ont été créées par l’injection d’une protéine spéciale qui a stimulé la croissance de l’épiderme. Le ralentissement de cette croissance a en fait donné des écailles de tête plus petites et plus plates : comparables à celles du caïman, le cousin sud-américain du crocodile. Les biologistes ont ensuite analysé l’architecture précise des échelles individuelles en utilisant, entre autres, la microscopie à fluorescence et des simulations informatiques.
Ils sont arrivés à la conclusion que la différence de rigidité entre l’épiderme et le derme sous-jacent joue un rôle crucial dans la formation des squames. Le fait que l’épiderme se développe relativement rapidement est également important : l’excès de peau est en quelque sorte comprimé, se replie vers l’intérieur, ce qui crée les bords des écailles. De tels « plis de compression » ne sont pas propres à la tête du crocodile ; Par exemple, on les rencontre également dans la croûte terrestre, lorsque les roches sont comprimées par la tectonique des plaques.