Testostérone dans les défenses : les hormones dans les fossiles de mammouth excitent les paléontologues


Musth, une période de niveaux élevés de testostérone et d’agressivité chez les éléphants mâles liés à la reproduction, a maintenant été identifiée dans les défenses de mammouth laineux. Remarquablement, c’est la première fois que des hormones ont été observées dans l’existant ou l’éteint. Et cela ouvre un nouveau domaine passionnant de la paléontologie que l’équipe à l’origine de la découverte appelle la «paléoendocrinologie» – l’étude des hormones chez les espèces anciennes.

Un article publié mercredi dans Nature décrit ce travail, dans lequel une équipe internationale de scientifiques a étudié les défenses d’éléphants d’Afrique et de mammouths laineux. Les éléphants et les mammouths laineux sont apparentés de loin et appartiennent tous deux à un groupe d’animaux appelés proboscidiens.

Tester les défenses

Michael Cherney est l’auteur principal et chercheur associé au Musée de paléontologie de l’Université du Michigan. Il a dit que son équipe avait commencé par tester des défenses d’éléphants. « Nous voulions commencer par quelque chose qui offrait les meilleures chances de récupérer des données, car nous ne savions pas que nous en verrions », a déclaré Cherney à Ars dans une interview vidéo. Personne ne savait avec certitude si des signatures hormonales existaient dans les défenses d’éléphants modernes avant cette étude, mais l’équipe a pu identifier la testostérone dans les défenses.

Une fois que les chercheurs ont identifié les hormones dans les défenses des éléphants mâles, ils ont pu les comparer aux signatures hormonales, s’il en existait, chez les proboscidiens éteints.

Il a décrit la recherche de musth comme «un fruit à portée de main parce que nous avions des mâles [woolly] défenses de mammouth en notre possession. Nous avions découvert que la testostérone fournissait un disque qui avait l’air vraiment propre dans la défense d’éléphant moderne. En revanche, ils ne pouvaient pas tester les hormones féminines pour tester « la grossesse, par exemple », car ils n’avaient pas de défense d’éléphant femelle moderne à comparer.

Les fossiles exceptionnellement bien conservés étaient un bon point de départ. Les mammouths laineux des régions arctiques telles que la Sibérie et l’île Wrangel au large de la Russie (où les défenses qu’ils ont échantillonnées ont été trouvées) sont mieux préservés que les restes d’autres animaux du Pléistocène tels que les mastodontes, un autre animal ressemblant à un éléphant.

Le bon moment pour s’accoupler

L’équipe a trouvé des pointes similaires de testostérone enregistrées au cours des années adultes de l’éléphant d’Afrique mâle et des défenses de mammouth laineux mâles, compatibles avec celles qui se produisent pendant le musth. Ces pointes étaient absentes dans les années subadultes de ce même mammouth laineux mâle, preuve qui soutient un manque de musth dans les années précédant la maturité sexuelle, et elles étaient complètement absentes chez le mammouth laineux femelle.

Les niveaux globaux de testostérone étaient inférieurs chez les deux spécimens de mammouth par rapport à l’éléphant, ce que l’équipe postule pourrait être dû aux limites de conservation. Le fait que les hormones aient été préservées est cependant étonnant après des milliers d’années (plus de 33 000 ans pour le mammouth laineux mâle).

Les détails dans le matériau de la défense comprennent des anneaux de croissance et des notes de santé animale.

Compte tenu de leur relation étroite avec les éléphants d’Asie, est-il surprenant que le musth ait été découvert ?

« Ce n’est pas une surprise que les mammouths laineux aient souffert de musth », a admis Cherney. « Quoi est une surprise est que nous pouvons le voir. Et ce qui est puissant, c’est la capacité non seulement de savoir qu’ils avaient du musth, mais aussi de voir quand ils allaient dans le musth. Nous pourrions potentiellement voir quel âge ils avaient, nous pouvons voir à quelle fréquence c’était et voir à quel point les augmentations de testostérone étaient extrêmes par rapport à la période inter-must, par exemple.

Il y a beaucoup de choses avec lesquelles nous pouvons potentiellement corréler les niveaux d’hormones, car les défenses proboscidiennes enregistrent la vie de cet animal. Ses anneaux enregistrent les jours et les années de croissance, par exemple, les saisons au cours desquelles il a connu la famine ou l’abondance, depuis sa naissance jusqu’à sa mort. Donc, si d’autres informations, telles que des hormones supplémentaires, peuvent être détectées, cela ouvre une nouvelle fenêtre sur la vie d’espèces disparues.

Suivi des hormones

Comment faites-vous pour suivre une seule hormone dans le mélange complexe de produits chimiques présents dans une défense ? L’équipe s’est appuyée sur une technique appelée chromatographie liquide-spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). « Nous avons commencé avec la méthode que d’autres ont utilisée pour extraire les hormones des cheveux, mais nous l’avons modifiée », a déclaré Cherney. « Et puis nous avons utilisé la méthode d’isolement des hormones à partir des échantillons de sérum, et nous l’avons un peu modifiée. »

LC-MS/MS implique un processus en deux étapes. La première étape, la chromatographie liquide, sépare les molécules en fonction de leur degré de dissolution dans un mélange de solvants. Différentes fractions du solvant contiennent un sous-ensemble du mélange complet de molécules initialement présentes. Ces fractions peuvent ensuite être séparées davantage par l’étape suivante, la spectroscopie de masse.

Comme son nom l’indique, la spectroscopie de masse consiste à identifier des molécules en fonction de leur masse. Les molécules sont d’abord brisées en fragments, puis ces fragments sont répartis en fonction de leur masse afin que chaque molécule crée une «empreinte» distincte de fragments.

Cherney a déclaré que l’approche offre plusieurs avantages lors de l’identification des molécules présentes. « La première est que c’est très précis », a-t-il déclaré à Ars. « Une autre est qu’il est difficile de tromper. Et puis une autre est que nous pouvons regarder plusieurs choses simultanément.

Cela a certainement bien fonctionné ici. Le co-auteur Richard Auchus est professeur de médecine translationnelle, de pharmacologie et de médecine interne à l’Université du Michigan. « Il y a peu de fois dans ma carrière scientifique où j’ai été terrassé par une donnée », a-t-il déclaré. « Quand Mike [Cherney] m’a montré les résultats des éléphants, c’était assez noir sur blanc ce qui se passait. Je n’aurais jamais pensé que nous serions capables de voir les changements de testostérone avec une telle clarté.

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