L’étudiant de Duke Peishu Li ’19 se souvient de la première fois qu’il a vu un bébé panda naître, dans une vidéo pour un cours enseigné par le professeur de biologie Kathleen Smith. « On aurait dit un bonbon qui sortait d’un distributeur automatique », a déclaré Li.
Nés roses, aveugles et sans défense, les pandas géants pèsent généralement environ 100 grammes à la naissance — l’équivalent d’une plaquette de beurre. Leurs mères sont 900 fois plus massives que cela.
Cette différence de taille inhabituelle a laissé les chercheurs perplexes pendant des années. À quelques exceptions près parmi les animaux tels que les échidnés et les kangourous, aucun autre nouveau-né de mammifère n’est aussi minuscule par rapport à sa mère. Personne ne sait pourquoi, mais une nouvelle étude des os de 10 espèces d’ours et d’autres animaux révèle que certaines des théories actuelles ne tiennent pas la route.
Li et Smith ont publié leurs conclusions ce mois-ci dans le Journal of Anatomy.
Les squelettes de bébés pandas sont difficiles à trouver, mais les chercheurs ont pu étudier les restes préservés de bébés pandas nés au zoo national du Smithsonian à Washington, D.C.
Le premier couple de pandas du zoo national, Ling-Ling et Hsing-Hsing, a eu cinq petits à terme dans les années 1980, mais aucun d’entre eux n’a survécu longtemps après la naissance.
Les chercheurs ont réalisé des scanners micro-CT de deux de ces oursons, ainsi que de grizzlis nouveau-nés, d’ours paresseux, d’ours polaires, de chiens, d’un renard et d’autres animaux étroitement apparentés du Smithsonian National Museum of Natural History et du North Carolina State College of Veterinary Medicine.
Ils ont utilisé les scanners pour créer des modèles numériques en 3D de l’intérieur osseux de chaque bébé à la naissance.
Lorsqu’un bébé animal grandit et se développe dans l’utérus, ses os et ses dents le font aussi. Les chercheurs ont examiné le degré d’ossification, c’est-à-dire le degré de formation du squelette au moment de la naissance. Ils ont regardé si les dents avaient commencé à se calcifier ou à faire éruption, et le degré de fusion entre les plaques osseuses qui constituent le crâne.
Le panda est peut-être un exemple extrême, mais tous les ours ont des bébés disproportionnellement petits, a déclaré Li. Le poids de naissance d’un ours polaire nouveau-né en tant que fraction de celui de sa mère est inférieur à 1:400, soit moins de la moitié d’un pour cent de sa masse corporelle. Pour la grande majorité des bébés mammifères, y compris les humains, la moyenne est plus proche de 1:26.
Une idée vieille de plusieurs décennies lie le faible poids de naissance des ours au fait que, pour certaines espèces, la grossesse chevauche l’hibernation hivernale. Les femelles enceintes ne mangent pas et ne boivent pas pendant cette période, s’appuyant principalement sur leurs réserves de graisse pour survivre, mais aussi en dégradant les muscles pour fournir des protéines au fœtus.
L’idée est que, énergétiquement, les femelles ne peuvent se permettre de nourrir leurs bébés de cette façon qu’un certain temps avant que cette dégradation des tissus ne menace leur santé. En écourtant la grossesse et en donnant naissance à de petits bébés immatures, les ourses déplaceraient une plus grande partie de leur croissance vers l’extérieur de l’utérus, où les bébés peuvent vivre du lait riche en graisse de leur mère au lieu d’épuiser ses muscles.
Les partisans de cette théorie concèdent que tous les ours — y compris les pandas — n’hibernent pas pendant l’hiver. Mais l’idée est que le petit poids de naissance est « verrouillé » dans l’arbre généalogique de l’ours, empêchant les parents qui n’hibernent pas d’évoluer vers de plus gros bébés aussi.
« C’est certainement une hypothèse attrayante », a déclaré Smith.
Mais les recherches de l’équipe de Duke montrent que ce scénario est peu probable. Les chercheurs n’ont pas trouvé de différences significatives dans la croissance osseuse entre les ours qui hibernent et leurs homologues qui restent actifs toute l’année et ne jeûnent pas pendant la grossesse.
En fait, malgré leur petite taille, les chercheurs ont constaté que la plupart des squelettes d’ours sont tout aussi matures à la naissance que leurs proches cousins animaux.
Le panda est la seule exception à cette règle, montrent les résultats. Même chez un bébé panda à terme, les os ressemblent beaucoup à ceux d’un chiot beagle mis au monde plusieurs semaines avant terme.
« Cela ressemblerait à un fœtus humain de 28 semaines » au début du troisième trimestre, a déclaré Smith.
D’autres facteurs pourraient avoir poussé les bébés pandas vers des tailles plus petites au fil du temps – certains chercheurs accusent leur régime alimentaire exclusivement composé de bambou – mais les données sont rares, a déclaré Li. Selon les chercheurs, l’apparence embryonnaire du panda est probablement liée à une bizarrerie de la grossesse des pandas.
Tous les ours connaissent ce que l’on appelle une « implantation retardée ». Après la fécondation de l’ovule, le futur fœtus entre dans un état d’animation suspendue, flottant dans l’utérus pendant plusieurs mois avant de s’implanter dans la paroi utérine pour reprendre son développement et se préparer à la naissance.
Mais alors que les autres ours sont en gestation pendant deux mois après l’implantation, les pandas géants ont terminé en un mois.
« Ils sont fondamentalement sous-cuits », a déclaré Li, maintenant étudiant en doctorat à l’Université de Chicago.
Les chercheurs disent qu’ils n’ont examiné que les squelettes dans cette étude, et il se pourrait que d’autres organes comme le cerveau racontent une histoire différente. Mais la nouvelle étude suggère que les bébés pandas suivent la même trajectoire que les autres mammifères apparentés — leurs os mûrissent dans la même séquence et à des rythmes similaires — mais selon un calendrier tronqué.
« Le développement est juste coupé court », a déclaré Smith.
Les scientifiques cherchent encore une explication complète de la raison pour laquelle le différentiel de taille particulier du panda a évolué au cours des temps géologiques, et comment.
« Nous avons vraiment besoin de plus d’informations sur leur écologie et leur reproduction à l’état sauvage », a déclaré Smith, et nous n’avons peut-être pas beaucoup de temps étant donné leur risque d’extinction. Mais cette étude les rapproche un peu plus d’une réponse.
Cette recherche a été soutenue par une subvention du Shared Material Instrumentation Facility Undergraduate User Program, le département de biologie de Duke et le Undergraduate Research Office de Duke.
CITATION : « Anatomie squelettique comparative des Ursidés néonatals et l’extrême altricialité du panda géant », Peishu Li et Kathleen K. Smith. Journal of Anatomy, 2 décembre 2019. DOI : 10.1111/joa.13127
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