Les vertèbres cervicales surnuméraires du paresseux

Les vertèbres cervicales, ce sont les os situés dans la partie supérieure de notre colonne vertébrale, et qui forment la structure du cou. Nous en possédons exactement sept. D’ailleurs tous les mammifères en possèdent sept !

Tous ? Oui, oui ! Tous ! De la petite souris à l’immense girafe, du dromadaire à la baleine, du chat à l’homme, il existe plus de 5000 espèces de mammifères, et toutes possèdent 7 vertèbres cervicales…toutes sauf le paresseux !

Eh oui, à cette règle des 7, le paresseux  fait figure d’exception, car il en possède entre 8 et 10 ! Le grand naturaliste Buffon déclarait d’ailleurs au XVIIIème siècle à propos de cet animal qu’il était

« une espèce d’excès ou d’erreur de la nature car de tous les animaux même des plus grands et de ceux dont le corps est le plus long relativement à leur grosseur, aucun n’a tant de chevrons à sa charpente »

Il faut savoir que cette règle des 7 est spécifique aux mammifères. Dans d’autres classes du monde animal, on trouve bien plus de diversité : chez les oiseaux, le cygne peut avoir jusqu’à 25 vertèbres cervicales, quand le canard n’en a que 16. Quant à l’élasmosaure, un grand reptile marin ayant vécu à l’époque des dinosaures, il en possédait 76.

Mais pourquoi le paresseux possède-t-il plus de vertèbres cervicales ?

En biologie du développement, quand on se demande « pourquoi« , cela peut vouloir dire deux choses assez différentes : soit « pourquoi » au sens de l’évolution, c’est-à-dire quel est l’avantage conféré par cette propriété ? soit « pourquoi » au sens du mécanisme de développement, c’est-à-dire comment cette propriété se développe ?

Pour la première question, cela parait clair : avec son nombre impressionnant de vertèbres cervicales, le paresseux peut tourner sa tête sur des angles de 270° ! Comme le dit mon collègue blogueur Vran sur SSAFT, cela leur permet « de regarder derrière eux ou au pied de leur arbre sans bouger le corps (toujours dans le souci d’en branler le moins possible). « 

Pour le « comment », c’est plus compliqué. Une partie de la réponse a été dévoilée par une étude récente parue dans PNAS [1]. On y apprend que les vertèbres cervicales supplémentaires du paresseux sont en fait des vertèbres thoraciques, celles qui normalement portent les côtes, … mais celles-ci sont sans côtes !

Dans le papier les auteurs nous expliquent que chez les mammifères, le développement de la cage thoracique se fait avant celui des vertèbres cervicales. Mais chez le paresseux, c’est l’inverse, les vertèbres cervicales se développent en premier, et cela permet au cou du paresseux de « voler » quelques vertèbres au thorax  ! L’image ci-dessus montre une image obtenue par tomographie d’un squelette de paresseux en développement. On peut y compter 9 vertèbres cervicales, les deux plus basses auraient normalement dû être des vertèbres thoraciques portant des côtes.

D’autres questions en suspend

Cette explication ne clôt évidemment pas le débat sur le nombre des vertèbres chez les mammifères. D’une part il existe quelques espèces possédant moins de 7 vertèbres ! Notamment le lamantin (appelé aussi vache de mer, voir ci-contre), mais aussi … le paresseux ! Hein, quoi ?

Oui je vous dois une petite précision : il existe deux espèces de paresseux, qui se distinguent notamment par leur nombre de doigts aux pattes avant : on distingue le paresseux « à 3 doigts » et le paresseux « à 2 doigts ». Or celui qui possède 8 à 10 vertèbres est le paresseux à 3 doigts, tandis que son copain à 2 doigts n’en possède que 6 ! Apparemment le paresseux est joueur avec son squelette.

Une autre question plus générale, c’est de comprendre pourquoi la quasi-totalité des mammifères sont restés bloqués à 7 vertèbres cervicales, alors que chez les oiseaux ou les reptiles, on trouve beaucoup de variation. Il semble qu’il y ait une sorte de pression de sélection qui élimine toute innovation sur le nombre de vertèbres.

Pour ma part je trouve ça assez spectaculaire que la nature n’arrive pas à changer le nombre de vertèbres cervicales, quand on sait par exemple qu’elle se permet sans problèmes des variations sur le nombre de chromosomes : 46 chez l’homme, 48 chez notre plus proche cousin le chimpanzé, 78 chez le chien et seulement 22 chez le hamster. Comme s’il était plus facile de changer tous les plans de la maison que d’agrandir juste une pièce…

[1] L. Hautier et al., Skeletal development in sloths and the evolution of mammalian vertebral patterning, PNAS 107, 44 (2010)