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Evolution of the Cochlea and Hearing in Odontocetes

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Révélation de la perception des sons chez les cétacés à dents

Un sixième sens spécial appelé écholocalisation permet aux cétacés à dents de localiser leur nourriture et de s’orienter lorsqu’ils plongent dans les océans sombres et profonds. Une recherche financée par l’UE se concentre sur un organe appelé cochlée pour faire la lumière sur cette réussite évolutive.

Recherche fondamentale

Les cétacés à dents constituent un groupe extraordinaire de mammifères marins ayant évolués sur des millions d’années. Leur capacité à «voir» dans les océans sombres et profonds est véritablement remarquable. Incapables de s’appuyer sur leur vue, les baleines, dauphins et marsouins, des cétacés, ont appris à écouter très attentivement et présentent la capacité à écholocaliser. Cet incroyable sixième sens d’écholocalisation est une adaptation nécessaire pour les cétacés à dents (odontocètes), qui représentent la lignée de mammifères marins la plus riche en espèces. Dans les faits, il s’agit du catalyseur de leur succès évolutif. Les baleines utilisent ce sens aigu de l’audition pour «voir» leur environnement, détecter les prédateurs, trouver de la nourriture et communiquer. Tandis que la recherche sur l’audition des odontocètes a jusqu’à présent été orientée vers des expériences physiologiques et l’identification des voies auditives, le projet ECHO s’est concentré sur la cochlée.

Des modèles tridimensionnels de cochlées

L’écholocalisation est une forme de sonar biologique qui utilise le son de haute fréquence généré dans le front et par la suite détecté par la cochlée. À l’aide de techniques de balayage et de visualisation de pointe, ainsi que de techniques d’analyse quantitative telles que la morphométrie géométrique en 3D, les chercheurs ont identifié les différences de morphologie des cochlées des odontocètes. Le principal objectif du projet ECHO consistait à étudier la diversité des cochlées des cétacés à dents. «C’est probablement chose faite car nous avons désormais à disposition des modèles 3D de cochlées de 95 % des genres de cétacés à dents vivants, ainsi que des représentants d’environ 20 familles éteintes de cétacés à dents. Concernant la taille de notre échantillon, qui était plusieurs fois plus limité avant le début de ce projet, cela représente un bond en avant prodigieux», explique Travis Park, coordinateur du projet et assistant en recherche postdoctorale au Musée d’histoire naturelle de Londres. Le projet visait également à étudier l’évolution convergente des capacités d’écholocalisation des cétacés à dents. «Au départ, ces recherches devaient uniquement porter sur les dauphins d’eau douce, mais nous avons fini par étendre cette étude à l’ensemble des groupes vivants de cétacés à dents, aboutissant ainsi à une étude à plus grande échelle et de meilleure qualité», remarque Travis Park. À partir de cette étude sur l’évolution convergente, l’équipe ECHO a été en mesure de reconstituer des données essentielles pour parvenir à des conclusions remarquables. Par exemple, les données ont montré que l’environnement acoustique extrême des océans profonds conditionne probablement la forme de la cochlée, aboutissant ainsi à une convergence de la morphologie cochélaire des grands cachalots et des Ziphiidae. «D’une manière générale, la découverte majeure reposait sur le fait que la capacité d’écholocalisation est liée à l’habitat/la niche écologique des animaux et cette découverte est intéressante car en phase avec nos observations sur d’autres aspects de l’anatomie et de l’audition des cétacés à dents, comme par exemple le crâne et la mandibule. Il est agréable de constater que les résultats d’ECHO s’imbriquent dans la vision d’ensemble», précise Travis Park.

Six articles, un chapitre de livre et ce n’est pas fini

Avec cette quantité impressionnante de données recueillies dans le cadre du projet, Travis Park se sert encore de ces recherches. Jusqu’à présent, six articles ont été publiés et trois autres le seront prochainement. Il y a également un chapitre de livre. «Cette période a donc été très productive dans l’ensemble. Pour l’avenir, je prévois d’enrichir cet ensemble de données le cas échéant et d’utiliser les compétences et les approches méthodologiques pour étudier plus largement l’évolution des mammifères marins, plutôt que de me concentrer uniquement sur l’audition. Enfin, je souhaite publier un autre article qui sera directement lié à ECHO et j’espère pouvoir le faire cette année».

Mots‑clés

ECHO, cétacés à dents, cochlée, écholocalisation, audition, mammifère marin, odontocète

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