Les mammifères, un groupe diversifié et prospère, se divisent en trois lignées principales : les monotrèmes (pondeurs d'œufs), les marsupiaux et les placentaires. Cet article se concentre sur les distinctions fondamentales entre les marsupiaux et les placentaires, en explorant leurs modes de reproduction, leur développement, leur répartition géographique et les facteurs qui ont influencé leur évolution.
Introduction aux Mammifères : Un Aperçu Évolutif
Tous les mammifères partagent un ancêtre ovipare commun qui vivait il y a environ 180 millions d'années. Il y a environ 160 millions d'années, les mammifères ont divergé en trois grands groupes : les placentaires, les marsupiaux et les monotrèmes, qui se distinguent par leurs modes de reproduction. Les placentaires donnent naissance à des portées entièrement développées après une période de gestation plus ou moins longue, tandis que les marsupiaux ont une période de gestation considérablement plus courte et donnent naissance à leurs petits à un stade embryonnaire.
Modes de Reproduction : La Différence Fondamentale
La différence fondamentale entre les marsupiaux et les placentaires réside dans leurs modalités de reproduction. Les marsupiaux sont vivipares, mais la période de gestation est très courte, et la parturition intervient alors que le fœtus est encore de très petite taille et dans un état de différenciation fort peu avancé. L'œuf des marsupiaux est petit, de l'ordre de grandeur de celui des placentaires, dépourvu de vitellus. Le sac endodermique, désigné sous le nom de « vésicule vitelline », a un développement important et sa paroi, richement vascularisée, permet l'absorption de sécrétions de l'utérus (« lait utérin ») qui assurent la nutrition de l'embryon.
Chez la plupart des marsupiaux, l'allantoïde est réduit et il n'y a pas de relations intimes entre les annexes fœtales et la paroi de l'utérus. Cependant, chez Perameles et quelques phalangéroïdes, l'allantoïde prend de l'importance et s'applique au chorion pour constituer un placenta chorio-allantoïde. Cette formation fœtale entre en contact étroit avec la muqueuse utérine, formant un véritable placenta où s'associent tissus embryonnaires et tissus maternels pour assurer la nutrition du fœtus.
Un Exemple Concret : La Reproduction de l'Opossum
La reproduction de la sarigue, ou opossum d'Amérique du Nord (Didelphis virginiana), a été bien étudiée. La saison de reproduction se situe vers le mois de février pour les populations de Floride, un peu plus tard (mars) dans le nord des États-Unis. Quelques femelles ont une deuxième période de fécondité en mai ou juin. Les jeunes femelles sont aptes à se reproduire dès la première année, et, pour certaines d'entre elles, issues de la deuxième portée, vers l'âge de huit mois. Le nombre de petits qui atteignent les mamelles à chaque portée est le plus souvent de sept, mais varie entre quatre et treize. Cependant, le nombre d'œufs pondus est beaucoup plus considérable (sans doute jusqu'à cinquante), mais des pertes interviennent à toutes les étapes du développement (non-fécondation, résorption dans l'utérus, mortalité à la naissance ou avant d'atteindre les mamelles).
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La durée de la gestation de l'opossum est de douze à treize jours et le jeune à la naissance mesure à peine 12 mm et pèse moins de 200 mg, alors que l'adulte pèse 1 ou 2 kg. Le nouveau-né se traîne vers la région mammaire, entourée d'un marsupium rudimentaire, en s'aidant de ses membres antérieurs bien développés et dont les doigts sont garnis de fortes griffes. Les membres postérieurs, faibles et immobiles, n'ont que de petits bourgeons de doigts.
On comprend mal comment le petit opossum trouve son chemin vers les mamelles. La vue n'est pas à même d'intervenir. Peut-être l'oreille interne fournit-elle les stimuli (gravité) qui guident sa progression ; l'odorat joue sans doute un rôle. Dès qu'il atteint la poche, le jeune saisit dans sa bouche un mamelon auquel il restera très fermement fixé pendant plusieurs semaines. La tétée peut être parfois facilitée par une musculature de la mamelle, capable d'injecter le lait dans la bouche du nourrisson. C'est au bout de deux mois seulement que, la bouche ayant atteint un développement suffisant, le jeune peut abandonner la mamelle et la reprendre à volonté pour s'alimenter. Les yeux sont alors ouverts et le jeune opossum peut quitter sa mère, sans trop s'éloigner. Vers quatre mois (alors que le jeune pèse 130 g) se situent le changement de régime alimentaire et l'acquisition progressive de l'autonomie.
Le Marsupium : Un Incubateur Naturel
Après une gestation très courte, l'enfant marsupial se retrouve extériorisé sous la forme d'un fœtus très primitif. L'enfant devra donc procéder à son développement définitif dans la poche externe de sa mère, appelée marsupium. Le jeune est assez équipé pour quitter l'utérus de la mère et cheminer vers la poche ventrale, le marsupium, pour poursuivre sa croissance. Là, à l'abri, il s'accroche à une tétine et continue son développement. Pendant cette période, il reçoit nourriture, chaleur et protection. Selon l'espèce, le petit peut passer de quelques mois à plus d'un an dans la poche avant de devenir totalement indépendant. Chez certains marsupiaux, comme le kangourou, les femelles peuvent avoir un embryon en attente, tout en allaitant un jeune dans leur poche.
Répartition Géographique : Un Contraste Marqué
Les marsupiaux sont principalement présents en Australie, en Nouvelle-Guinée et en Amérique. L'Australie et la Nouvelle-Guinée sont les berceaux des marsupiaux, avec une grande diversité d'espèces, allant des kangourous et des wallabies, qui sont des animaux terrestres, aux koalas et aux opossums qui sont arboricoles. En Amérique du Nord, l'opossum de Virginie est la plus grande espèce des Didelphidae et le seul marsupial que l'on peut trouver au Nord du Mexique. En Amérique du Sud, il y a une plus grande diversité de marsupiaux, y compris plusieurs espèces d'opossums.
Les marsupiaux ont autrefois été plus largement répartis dans le monde, mais aujourd'hui, à part l'Australie, la Nouvelle-Guinée et l'Amérique, ils sont quasiment absents. Cette répartition géographique limitée est due à plusieurs facteurs, notamment la compétition avec les placentaires et les changements environnementaux.
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Diversité des Marsupiaux : Un Aperçu des Espèces
Les marsupiaux forment un groupe d'animaux très divers. En Europe, on les résume souvent aux kangourous, mais ils ont en commun d'attendre la deuxième naissance dans la poche ou la fourrure de leur mère. Parmi les marsupiaux les plus connus, on compte les kangourous, les wallabies, les koalas et les opossums. Ce sont au total plus de 330 espèces qui représentent cette grande famille d'animaux.
Exemples d'Espèces de Marsupiaux
- Pademelon : Cet animal porte aussi le nom de thylogale. Il est très proche physiquement d’un wallaby et d’un kangourou.
- Wombat : Ce marsupial ressemble à un petit ourson vivant à quatre pattes. C’est le derrière de cet animal qui est étonnant : il est recouvert d’une plaque cartilagineuse très dure sous la peau.
- Couscous des Célèbes : Il possède des doigts rétractiles équipés de griffes puissantes et une longue queue préhensile, dépourvue de poils à l'extrémité, qu’il utilise comme un cinquième membre.
- Rat-kangourou ou bettong de Tasmanie : Il est le plus petit des macropodes et est connu pour vivre la nuit et apprécier particulièrement les truffes.
- Dendrolague : C’est un kangourou qui a opté pour la vie dans les arbres. Pour s’adapter à ce mode de vie, il a développé des pattes courtes et fortes, une très longue queue qui sert de balancier et de solides griffes recourbées.
Alimentation des Marsupiaux : Une Adaptation à l'Environnement
L'alimentation des marsupiaux dépend largement de l'espèce et de son habitat. Les kangourous sont principalement herbivores et ont développé une technique spéciale de mastication qui leur permet de briser les plantes fibreuses et de maximiser l'extraction de nutriments. Les koalas sont connus pour être spécialisés dans la consommation de feuilles d'eucalyptus, très fibreuses et contenant des composés toxiques pour de nombreux autres animaux. Les opossums sont omnivores et ont une alimentation variée allant des fruits, aux œufs, en passant par les graines, les insectes et les petits animaux. Le diable de Tasmanie est le plus grand carnivore marsupial et aussi un charognard. Il se nourrit principalement de carcasses d'autres animaux, mais peut également chasser des petits animaux s'il en a l'occasion.
L'Empreinte Génomique : Un Mécanisme Épigénétique Clé
L'empreinte génomique est un phénomène épigénétique observé uniquement chez les mammifères placentaires et les marsupiaux, mais pas chez les monotrèmes. Elle est apparue il y a environ 180 millions d'années et pourrait être liée à la dépendance très forte du petit vis-à-vis de sa mère, en particulier lors de la grossesse et de l'allaitement. Au centre de ce conflit, désormais à l’équilibre, les gènes soumis à l’empreinte génomique jouent un rôle crucial durant le développement et la croissance, ainsi que dans l’homéostasie (régulation de fonctions physiologiques vitales) et le comportement.
Mécanismes de l'Empreinte Génomique
Lors de la formation des cellules sexuelles (spermatozoïdes et ovules), des séquences régulatrices essentielles dénommées ICR (‘Imprinting Control Regions’), nichées dans les régions chromosomiques soumises à l’empreinte, sont méthylées chez un sexe, mais pas chez l’autre. Lorsque les deux copies sont mises en présence, après la fécondation, leur différence de méthylation de l’ICR est maintenue et conditionne lequel des deux allèles s’exprimera. Le processus fait aussi intervenir des ARN longs non codants (lncRNA), donc non traduits en protéines - à la différence des ARN messagers (ARNm).
Transferts Génétiques : Une Histoire Complexe d'Évolution
Lors de la reproduction sexuée, du matériel génétique est transmis de manière verticale des parents aux enfants. Il existe également des transferts de matériel dits « horizontaux » car ils ont lieu en dehors de toute filiation et s’effectuent entre individus de la même espèce (transferts intraspécifiques) ou pas (transferts interspécifiques). Ces transferts de matériel modifient le génome de l’espèce receveuse. Ces transferts interspécifiques peuvent se réaliser par le biais de vecteurs comme les virus. Certains virus sont spécialistes des procaryotes d’autres sont spécialistes des eucaryotes. Comme pour les bactériophages, l’ADN d’un virus d’eucaryote peut parfois s’intégrer à l’ADN de la cellule et rester dormant quelque temps. Il peut à ce moment-là devenir endogène c'est-à-dire intégrer définitivement le génome de l’organisme receveur. Ce mécanisme peut expliquer l’apparition de caractères identiques chez plusieurs espèces n’appartenant pas aux mêmes branches évolutives.
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Rétrovirus Endogènes et le Placenta
Un rétrovirus est un virus dont le génome est constitué d’ARN et dont le cycle viral comprend une étape de rétrotranscription au cours de laquelle un ADN est produit à partir de cet ARN. Le rétrovirus possède donc une enzyme spécifique appelée transcriptase inverse. C’est une ADN polymérase particulière qui permet la fabrication d’un ADN à partir d’un ARN viral lorsque celui-ci entre dans la cellule hôte. L’ADN complémentaire du génome viral s’intègre dans le génome de la cellule hôte. Il est alors utilisé par la machinerie cellulaire pour fabriquer des protéines virales et permettre ainsi la multiplication de celui-ci. Certains rétrovirus sont devenus endogènes c'est-à-dire qu’ils ont intégré définitivement le génome de la cellule hôte.
Le placenta est une structure commune aux marsupiaux et aux placentaires. Chez les mammifères placentaires, le placenta est le premier organe à se former à partir des cellules du fœtus. Il permet un ancrage de celui-ci dans l’utérus maternel et des échanges de nutriments, de gaz et de déchets avec la mère. À l’interface foeto-maternelle, on observe une couche de cellules d’origine fœtale entièrement fusionnées et constituant une structure multinuclée sans limite cellulaire distincte appelée syncytiotrophoblaste. Les chercheurs ont identifié dans le syncytiotrophoblaste de l’Homme deux protéines, les Syncytines 1 et 2 impliquées dans la fusion cellulaire conduisant à cette structure. On peut donc affirmer que le gène HERWE1 situé sur le chromosome 7 provient d’un transfert du gène ENV en provenance du rétrovirus HERV-W proche du rétrovirus MSRV, transfert qui s’est effectué dans les cellules germinales sinon il n’aurait pas été conservé.
Compétition et Déclin des Marsupiaux : Un Regard sur l'Histoire
Si l’on met de côté le rôle néfaste de l’Homme en Australie dont la prédominance exclusive a rompu la stabilité de l’écosystème naturel, force est de constater que partout où les marsupiaux ont rencontré les placentaires, ce sont ces derniers qui ont pris le dessus. La vraie différence entre ces différentes espèces réside dans le mode de gestation, forcément défavorable comme on l'a vu, aux marsupiaux. La gestation marsupiale, par exemple, oblige à une ossification plus précoce de la boîte crânienne ce qui limite forcément le développement du cerveau de l’individu. De la même façon, la croissance de l’embryon dans une poche externe empêche l’apparition d’individus de grande taille : impossible d’imaginer une baleine marsupiale ! C’est également la raison pour laquelle on ne retrouve pas de grands primates marsupiaux (je ne dis pas que cela était impossible - il existe des marsupiaux d’assez grande taille - mais seulement bien plus improbable).
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