Profil reproductif, sélection sexuelle et polymorphisme

Comme nous l’avons déjà vu dans les billets précédents, le pénis varie beaucoup en taille, forme et complexité selon les espèces, et les mammifères ne font bien entendu pas exception à la règle. Aussi de nombreuses études se sont attachées à comprendre l’origine de cette étonnante diversité et à identifier des facteurs corrélés avec les caractères génitaux (morphologie de l’animal, environnement etc…). Parmi ceux-ci, les mœurs reproductives occupent une place prépondérante, en particulier dans les cas où les partenaires sexuels sont multiples et pour lesquels on distingues trois profils. Tout d’abord, le profil dispersé correspond à des accouplements occasionnels entre une femelle et quelques mâles isolés vivant dans une zone géographie étendue et se rencontrant par hasard (par exemple chez les araignées).

Le second profil est dit de promiscuité et implique plusieurs mâles et femelles, dans un groupe restreint à la fois socialement et géographiquement (c’est le cas notamment chez certaines espèces d’oiseaux vivants en groupe sur un territoire bien défini). Enfin, le dernier profil est dit de polygynie (littéralement “plusieurs femmes”) et correspond à une organisation sociale de type “mâle dominant” où un seul mâle aura la possibilité de se reproduire avec toutes les femelles du groupe, les autres concurrents étant d’emblée exclus de la compétition, à l’exception des quelques individus rebelles qui copulent dans le dos du patriarche (l’exemple typique est le gorille où les mâles dominants se constituent un harem de femelles qu’il défendront avec véhémence contre les mâles extérieurs). Vous l’aurez deviné, une multitude de stratégies reproductives engendre la sélection de caractères différents et donc une grande diversité morphologique. Sans plus attendre voici donc une petite galerie de portraits sous la ceinture et quelques explications correspondantes (pour agrandir, cliquez sur l’image):

Galerie de membres mammifères. Image : Simmons and Jones, 2007.

Crocs et denticules: A l’instar de la bruche et de son aedeagus épineux, certains penii de mammifères sont bardés de petites pointes kératinisées qui peuvent être utiles à la stimulation de la femelle (chez le chat par exemple, c’est le coït qui déclenche l’ovulation) ou à un ancrage optimal du membre à l’intérieur des voies génitales femelles, le tout n’étant bien sûr pas sans douleur. Plus violents encore, certains penii comme celui du porc-épic sont munis de crochets destinés non seulement à stabiliser la pénétration, mais aussi à blesser les voies génitales femelles lors du retrait pour “décourager” ces dernières d’avoir de nouveaux partenaires et s’assurer ainsi une descendance plus nombreuse (romantisme quand tu nous tiens…).

Organe spiralé: Autre forme, autre technique. Chez le porc, le pénis en “tire-bouchon” (ben oui, après tout, pourquoi se limiter à un côté du bassin quand on peut faire symétrique) présente une certaine élasticité qui lui permet une pénétration profonde et une éjaculation directement dans l’utérus, au plus près des ovules, là encore pour maximiser les chances de paternité.

Extension de l’urètre: Chez le bélier, on observe une sorte de long flagelle qui s’étend au delà du gland. Cette structure originale est en réalité l’urètre, canal destiné à l’évacuation de l’urine. Quel intérêt pour la reproduction? Eh bien lors de l’éjaculation, ce petit appendice membraneux agit comme une spatule et étale la semence du mâle sur le col de l’utérus au gré des mouvements de la bête. Une nouvelle fois, l’avantage réside dans une fertilisation plus efficace.

Verrou gonflable: Autre curiosité chez un animal pourtant très familier, le chien. Les deux protubérances que vous pouvez observer à la base du pénis sur le dessin ne sont pas les testicules mais une structure érectile appelée le bulbus glandis. Il s’agit d’un élargissement du corps caverneux qui augmente de volume à l’intérieur des voies génitales femelles pendant le coït et y coince tout simplement le pénis. Si vous eu l’occasion d’assister à un accouplement canin, vous vous êtes peut être demandé quelle était cette étrange (et probablement douloureuse) chorégraphie qui poussait le mâle à se retourner, dos à la femelle, alors que son membre était encore en place à l’intérieur du vagin (pour plus de détails sur ladite chorégraphie, cliquez ici). Bien que périlleuse et très longue (le couple reste “connecté” entre 5 et 60 minutes), cette manœuvre facilite et prolonge le contact entre le sperme et le col de l’utérus, avec à la clé un grand rendement de fécondation.

Piston: Enfin, le moins drôle de tous, le pénis en piston, partagé par les primates et quelques autres est de forme tout à fait banale, sans protubérances ni forme particulière. Cependant, cette configuration apporte tout de même un avantage, car elle permet de “pomper” la semence des concurrents vers l’extérieur en cas de copulation multiple, un peu à la manière de l’aedeagus écouvillon de la libellule (que ceux qui ont la nausée rien qu’à imaginer qu’on a été sélectionnés pour ça lèvent la main).

La palme de l’originalité: Les Monotrèmes

Une fois n’est pas coutume, c’est dans le groupe des monotrèmes (les “ovipares allaitants” qui se trouvent en position basale dans l’arbre phylogénétique des mammifères) que l’on trouve les caractères les plus étonnants. Mais pour varier un petit peu, cette fois nous ne parlerons pas de l’ornithorynque, mais de son proche cousin, l’échidné à bec court Tachyglossus aculeatus (cliquez sur son nom pour afficher le portrait de la bête).

La particularité de la reproduction des monotrèmes est qu’elle combine des caractéristiques mammifères et reptiliennes. Par exemple, et pour rester centrés sur notre sujet premier, le pénis de l’échidné est destiné exclusivement à l’éjaculation puisque l’animal urine par son cloaque (comme chez les serpents et lézards). Internalisé la majorité du temps, l’organe ne voit le jour que lors de l’érection et peut alors révéler sa forme surprenante. En effet, chez les monotrèmes, ainsi que la plupart des marsupiaux, le pénis est bifide (fourchu).

Mais chez l’échidné, chacune de ses deux partie se divise à nouveau en deux, formant un gland quadruple à l’apparence d’une anémone. A chacune de ses extrémités, l’urètre se termine par une surface percée d’une multitude d’ouvertures (à la manière d’une pomme de douche) destinées à dispenser le sperme. Quatre orifices, c’est beaucoup, d’autant que l’échidné n’en utilise que deux à la fois. Car oui, c’est une autre curiosité (rappelant l’utilisation alternée des hemipenii chez les reptiles), lors de l’érection, deux des 4 extrémités de “l’anémone” se rétractent tandis que les deux restantes entrent en érection. Ainsi, le pénis adopte une forme de fourche à deux extrémités (seulement), parfaitement adaptée à la morphologie du sinus urogenital femelle et délivre efficacement son sperme.

Penii d’échidné à gland quadruple en posture “anémone” (gauche) et fourche bifide (droite). Images : X – Johnston et al.

Conclusion

Ainsi s’achève cette longue série qui je l’espère vous aura appris beaucoup sur l’organe le plus viril du monde animal. Vous pourrez maintenant paraître sérieux et cultivé tout en parlant sexe avec vos amis (attention cependant, l’expérience montre que certaines âmes sensibles sont définitivement réfractaires aux images présentées dans ce petit lot d’articles). Je vous quitte donc (temporairement) en vous souhaitant pour l’occasion du sexe, de la science et du funk bien sûr.

Références:

• Male Genital Morphology and Function: An evolutionary perspective. M.N.Simmon and J.S. Jones. The Journal of Urology, 2007
• One sided Ejaculation of Echidna Sperm Bundles. S.D. Johnston et al, 2007.

>> Article publié initialement sur Strange Stuff And Funky Things dans la série Galerie de Membres

>> Photo FlickR CC par kajojak

L’image de Une de Loguy en CC pour OWNI

Comment les poissons amphibies ont évolué

Si Jésus Christ est un hippie, Charles Darwin est un punk

Profil reproductif, sélection sexuelle et polymorphisme

Comme nous l’avons déjà vu dans les billets précédents, le pénis varie beaucoup en taille, forme et complexité selon les espèces, et les mammifères ne font bien entendu pas exception à la règle. Aussi de nombreuses études se sont attachées à comprendre l’origine de cette étonnante diversité et à identifier des facteurs corrélés avec les caractères génitaux (morphologie de l’animal, environnement etc…). Parmi ceux-ci, les mœurs reproductives occupent une place prépondérante, en particulier dans les cas où les partenaires sexuels sont multiples et pour lesquels on distingues trois profils. Tout d’abord, le profil dispersé correspond à des accouplements occasionnels entre une femelle et quelques mâles isolés vivant dans une zone géographie étendue et se rencontrant par hasard (par exemple chez les araignées).

Le second profil est dit de promiscuité et implique plusieurs mâles et femelles, dans un groupe restreint à la fois socialement et géographiquement (c’est le cas notamment chez certaines espèces d’oiseaux vivants en groupe sur un territoire bien défini). Enfin, le dernier profil est dit de polygynie (littéralement “plusieurs femmes”) et correspond à une organisation sociale de type “mâle dominant” où un seul mâle aura la possibilité de se reproduire avec toutes les femelles du groupe, les autres concurrents étant d’emblée exclus de la compétition, à l’exception des quelques individus rebelles qui copulent dans le dos du patriarche (l’exemple typique est le gorille où les mâles dominants se constituent un harem de femelles qu’il défendront avec véhémence contre les mâles extérieurs). Vous l’aurez deviné, une multitude de stratégies reproductives engendre la sélection de caractères différents et donc une grande diversité morphologique. Sans plus attendre voici donc une petite galerie de portraits sous la ceinture et quelques explications correspondantes (pour agrandir, cliquez sur l’image):

Galerie de membres mammifères. Image : Simmons and Jones, 2007.

Crocs et denticules: A l’instar de la bruche et de son aedeagus épineux, certains penii de mammifères sont bardés de petites pointes kératinisées qui peuvent être utiles à la stimulation de la femelle (chez le chat par exemple, c’est le coït qui déclenche l’ovulation) ou à un ancrage optimal du membre à l’intérieur des voies génitales femelles, le tout n’étant bien sûr pas sans douleur. Plus violents encore, certains penii comme celui du porc-épic sont munis de crochets destinés non seulement à stabiliser la pénétration, mais aussi à blesser les voies génitales femelles lors du retrait pour “décourager” ces dernières d’avoir de nouveaux partenaires et s’assurer ainsi une descendance plus nombreuse (romantisme quand tu nous tiens…).

Organe spiralé: Autre forme, autre technique. Chez le porc, le pénis en “tire-bouchon” (ben oui, après tout, pourquoi se limiter à un côté du bassin quand on peut faire symétrique) présente une certaine élasticité qui lui permet une pénétration profonde et une éjaculation directement dans l’utérus, au plus près des ovules, là encore pour maximiser les chances de paternité.

Extension de l’urètre: Chez le bélier, on observe une sorte de long flagelle qui s’étend au delà du gland. Cette structure originale est en réalité l’urètre, canal destiné à l’évacuation de l’urine. Quel intérêt pour la reproduction? Eh bien lors de l’éjaculation, ce petit appendice membraneux agit comme une spatule et étale la semence du mâle sur le col de l’utérus au gré des mouvements de la bête. Une nouvelle fois, l’avantage réside dans une fertilisation plus efficace.

Verrou gonflable: Autre curiosité chez un animal pourtant très familier, le chien. Les deux protubérances que vous pouvez observer à la base du pénis sur le dessin ne sont pas les testicules mais une structure érectile appelée le bulbus glandis. Il s’agit d’un élargissement du corps caverneux qui augmente de volume à l’intérieur des voies génitales femelles pendant le coït et y coince tout simplement le pénis. Si vous eu l’occasion d’assister à un accouplement canin, vous vous êtes peut être demandé quelle était cette étrange (et probablement douloureuse) chorégraphie qui poussait le mâle à se retourner, dos à la femelle, alors que son membre était encore en place à l’intérieur du vagin (pour plus de détails sur ladite chorégraphie, cliquez ici). Bien que périlleuse et très longue (le couple reste “connecté” entre 5 et 60 minutes), cette manœuvre facilite et prolonge le contact entre le sperme et le col de l’utérus, avec à la clé un grand rendement de fécondation.

Piston: Enfin, le moins drôle de tous, le pénis en piston, partagé par les primates et quelques autres est de forme tout à fait banale, sans protubérances ni forme particulière. Cependant, cette configuration apporte tout de même un avantage, car elle permet de “pomper” la semence des concurrents vers l’extérieur en cas de copulation multiple, un peu à la manière de l’aedeagus écouvillon de la libellule (que ceux qui ont la nausée rien qu’à imaginer qu’on a été sélectionnés pour ça lèvent la main).

La palme de l’originalité: Les Monotrèmes

Une fois n’est pas coutume, c’est dans le groupe des monotrèmes (les “ovipares allaitants” qui se trouvent en position basale dans l’arbre phylogénétique des mammifères) que l’on trouve les caractères les plus étonnants. Mais pour varier un petit peu, cette fois nous ne parlerons pas de l’ornithorynque, mais de son proche cousin, l’échidné à bec court Tachyglossus aculeatus (cliquez sur son nom pour afficher le portrait de la bête).

La particularité de la reproduction des monotrèmes est qu’elle combine des caractéristiques mammifères et reptiliennes. Par exemple, et pour rester centrés sur notre sujet premier, le pénis de l’échidné est destiné exclusivement à l’éjaculation puisque l’animal urine par son cloaque (comme chez les serpents et lézards). Internalisé la majorité du temps, l’organe ne voit le jour que lors de l’érection et peut alors révéler sa forme surprenante. En effet, chez les monotrèmes, ainsi que la plupart des marsupiaux, le pénis est bifide (fourchu).

Mais chez l’échidné, chacune de ses deux partie se divise à nouveau en deux, formant un gland quadruple à l’apparence d’une anémone. A chacune de ses extrémités, l’urètre se termine par une surface percée d’une multitude d’ouvertures (à la manière d’une pomme de douche) destinées à dispenser le sperme. Quatre orifices, c’est beaucoup, d’autant que l’échidné n’en utilise que deux à la fois. Car oui, c’est une autre curiosité (rappelant l’utilisation alternée des hemipenii chez les reptiles), lors de l’érection, deux des 4 extrémités de “l’anémone” se rétractent tandis que les deux restantes entrent en érection. Ainsi, le pénis adopte une forme de fourche à deux extrémités (seulement), parfaitement adaptée à la morphologie du sinus urogenital femelle et délivre efficacement son sperme.

Penii d’échidné à gland quadruple en posture “anémone” (gauche) et fourche bifide (droite). Images : X – Johnston et al.

Conclusion

Ainsi s’achève cette longue série qui je l’espère vous aura appris beaucoup sur l’organe le plus viril du monde animal. Vous pourrez maintenant paraître sérieux et cultivé tout en parlant sexe avec vos amis (attention cependant, l’expérience montre que certaines âmes sensibles sont définitivement réfractaires aux images présentées dans ce petit lot d’articles). Je vous quitte donc (temporairement) en vous souhaitant pour l’occasion du sexe, de la science et du funk bien sûr.

Références:

• Male Genital Morphology and Function: An evolutionary perspective. M.N.Simmon and J.S. Jones. The Journal of Urology, 2007
• One sided Ejaculation of Echidna Sperm Bundles. S.D. Johnston et al, 2007.

>> Article publié initialement sur Strange Stuff And Funky Things dans la série Galerie de Membres

>> Photo FlickR de Denny Onasta

L’image de Une de Loguy en CC pour OWNI

Comment les poissons amphibies ont évolué

Si Jésus Christ est un hippie, Charles Darwin est un punk

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Article initialement publié sur Strange Stuff and Funky Things et selectionné par OWNIsciences

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Reste-t-il dans le monde de la publication scientifique, une place pour la science ludique? Les sujets et les outils devenant de plus en plus pointus, le langage de plus en plus obscur et les revues de plus en plus spécialisées, la planète science a tendance à ne plus tourner que sur elle même et ne se montre que rarement aux yeux du grand public.

Heureusement (en plus des héroïques bloggeurs/journalistes vulgarisateurs que vous suivez régulièrement) il subsiste quelques équipes de chercheurs qui s’attachent à décrypter les mystères du quotidien et à répondre aux questions les plus fondamentales qui taraudent nos diencéphales.

Mieux encore, certaines parviennent même à publier leurs travaux dans les journaux les plus renommés, s’offrant par ce moyen une visibilité maximum.

L’étude que je vais vous présenter aujourd’hui est ainsi le résultat d’un pari fou et réussi : celui de publier en 2010 dans le célèbre journal Science, une analyse détaillée et rigoureuse du lapement d’un chat filmé en slow motion.

Science + Slowmotion + Chat (i.e mème internet potentiel) = une gigantesque perche tendue à Strange Stuff And Funky Things (et à OWNI).

Comment boire quand on ne peut pas pomper l’eau ?

S’il est vrai que tous les vertébrés terrestres ont un même besoin de boire, tous ne s’y prennent pas de la même manière. Ceux qui possèdent des joues complètes (comme les porcs, les moutons, les chevaux… et nous-mêmes) peuvent pomper l’eau jusqu’à leur bouche par succion et utilisent ensuite leur langue pour déglutir (à propos de succion, je ne peux m’empêcher de vous renvoyer à deux articles précédemment publiés sur les techniques de capture des poissons, avec des vidéos pour le moins impressionnantes).

Cependant, certains autres animaux, comme les chiens et les chats ont des joues incomplètes (ce que l’on appelle couramment des babines) qui ne leur permettent pas de fermer hermétiquement la bouche et rendent la succion impossible. Ceux-là sont obligés d’utiliser leur langue pour amener le liquide dans leur bouche, de manière plus ou moins élégante.

On notera d’abord l’exemple du chien qui replie sa langue en arrière et l’utilise comme une cuillère, occasionnant les éclaboussures et renversement de gamelle que l’on connait.

Cliquer ici pour voir la vidéo.

Boire avec sa langue technique n°1 : le chien

Le chat quant à lui, a une technique beaucoup plus subtile et intrigante, jouant sur la mécanique des fluides et nécessitant une fréquence de lapement calibrée en fonction de la masse de l’animal. Regardez:

Cliquer ici pour voir la vidéo.

(source : Reis et al, Science 2010)

En quelques millisecondes (fréquence moyenne de lapement chez le chat adulte f = 3.5±0.4 coups de langue /sec), la pointe de la langue vient toucher la surface (sans aller plus loin) et en remontant, lève une petite colonne de liquide sur laquelle le chat referme la bouche. L’image G illustre le fait que la partie de la langue qui touche le liquide est dépourvue de papilles filiformes (ces petits picots qui lui donnent sa rugosité), ces dernières ne sont donc pas impliquées dans le processus.

Mais comment le chat fait-il pour lever une mini-colonne de liquide sans plonger sa langue à l’intérieur? Les auteurs ont étudié la question en recréant un modèle mécanique de lapement à l’aide d’un disque de verre (matériau hydrophile) touchant une surface liquide puis remonté à vitesse ajustable.

Cliquer ici pour voir la vidéo.

(source : Reis et al, Science 2010)

En résumé, voici comment se déroulent les événements. Tout d’abord lorsqu’ils entrent en contact, le liquide va mouiller la langue (ou le disque de verre) c’est à dire qu’il va y adhérer. Lorsque la langue remonte, elle tire le liquide et lui donne sa vitesse ascendante initiale, donc de l’énergie cinétique. Le liquide monte à son tour en formant une colonne pour laquelle deux phénomènes antagonistes s’affrontent : le poids de la colonne, qui augmente avec sa masse à mesure qu’elle s’agrandit et tend à la faire chuter, et d’autre part son inertie, qui tend à préserver le mouvement initial impulsé par la langue. La colonne conserve donc une vitesse orientée vers le haut tant que son énergie cinétique n’a pas été totalement convertie en énergie potentielle de pesanteur (c’est-à-dire, tant que l’accélération gravitationnelle n’a pas annulé sa vitesse initiale). Lorsque ce moment arrive, elle cesse de s’élever, et la gravité, qui continue bien entendu d’agir, la fait s’effondrer… à moins que le chat ne referme sa bouche avant pour happer le liquide.

Tout le talent de la bête réside alors dans le choix d’une hauteur où placer sa bouche au dessus de l’eau et le maintient d’une fréquence de lapement optimale pour faire s’élever rapidement des colonnes de liquide suffisamment larges pour étancher sa soif. Forts de leurs conclusions, les auteurs ont extrapolé avec succès la théorie aux autres félins (tigres, lions, guépards…) et ont montré que la fréquence de lapement dépend de la masse de l’animal. Ainsi, plus le chat est gros, plus il lapera lentement.

Références

• Reis, Jung, Aristoff and Stocker. How Cats Lap : Water uptake by felis catus. Science, 2010.

Notes

• Sirtin a aussi abordé le sujet.
• Dans leur article, Reis et ses collaborateurs citent un vieux film de la Metro-Goldwyn-Mayer : Quicker’n a Wink. Je vous recommande chaudement ce court)métrage oscarisé de 1940 qui montre devinez quoi ? Un chat qui lape, filmé en slow motion (et plein d’autres choses).

  Cliquer ici pour voir la vidéo.