Les mammouths laineux avaient une agression due à la testostérone pendant la saison des amours

Des scientifiques de l’Université du Michigan ont découvert la première preuve directe de musth, un épisode d’agression accrue induit par la testostérone contre des mâles rivaux, chez des mammouths laineux mâles adultes.

Les découvertes, basées sur des traces d’hormones sexuelles extraites de la défense d’un mammouth laineux, révèlent que l’espèce éteinte a connu le musth d’une manière similaire aux éléphants modernes.

Alors que des niveaux élevés de testostérone pendant le musth chez les éléphants mâles avaient déjà été détectés par des analyses de sang et d’urine, les batailles de musth chez des parents disparus d’éléphants modernes n’ont été déduites que de preuves indirectes telles que des blessures au squelette et des pointes de défense cassées.

Cependant, cette nouvelle étude, publiée en ligne dans la revue Natureest le premier à démontrer que les niveaux de testostérone sont enregistrés dans les couches de croissance des défenses de mammouth et d’éléphant.

Ce que les scientifiques ont appris

Les chercheurs, en collaboration avec leurs collègues internationaux, ont signalé des poussées de testostérone récurrentes annuelles jusqu’à dix fois supérieures aux niveaux de référence dans une défense de mammouth laineux de Sibérie préservée dans le pergélisol.

Le mammouth mâle adulte en question a vécu il y a plus de 33 000 ans. Les auteurs de l’étude ont également découvert que les poussées de testostérone observées dans la défense de mammouth correspondent aux pics de testostérone liés au musth observés dans une défense d’éléphant mâle d’Afrique.

« Les modèles temporels de testostérone conservés dans les défenses fossiles montrent que, comme les éléphants modernes, les mammouths mâles matures ont connu le musth », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Michael Cherney, chercheur affilié au UM Museum of Paleontology et chercheur à l’UM Medical School.

La recherche établit que les défenses modernes et anciennes contiennent des traces de testostérone et d’autres hormones stéroïdes. Ces composés sont incorporés dans la dentine, le tissu minéralisé qui constitue la partie intérieure de toutes les dents. Les défenses sont, en fait, des incisives supérieures allongées.

« Cette étude établit la dentine comme un référentiel utile pour certaines hormones et ouvre la voie à de nouvelles avancées dans le domaine en développement de la paléoendocrinologie », a déclaré Cherney. « En plus de vastes applications en zoologie et en paléontologie, les enregistrements d’hormones dentaires pourraient soutenir des études médicales, médico-légales et archéologiques. »

Examen d’hormones anciennes à partir d’échantillons de défenses

Les hormones, qui sont des molécules de signalisation qui aident à réguler la physiologie et le comportement, ont déjà été analysées dans les cheveux, les ongles, les os et les dents humains et animaux dans des contextes modernes et anciens. Cependant, l’importance et la valeur de ces enregistrements hormonaux ont fait l’objet d’un examen et d’un débat continus.

Les auteurs de la nouvelle étude Nature pensent que leurs découvertes devraient aider à changer cette perception en démontrant que les enregistrements de stéroïdes dans les dents peuvent fournir des informations biologiques significatives qui persistent parfois pendant des milliers d’années.

« Les défenses sont particulièrement prometteuses pour la reconstruction d’aspects de l’histoire de la vie des mammouths, car elles conservent un enregistrement de la croissance des couches de dentine qui se forment tout au long de la vie d’un individu », a expliqué le co-auteur de l’étude, Daniel Fisher, conservateur au UM Museum of Paleontology et professeur en le Département des Sciences de la Terre et de l’Environnement.

« Parce que le musth est associé à une testostérone considérablement élevée chez les éléphants modernes, il fournit un point de départ pour évaluer la faisabilité de l’utilisation d’hormones conservées dans les enregistrements de croissance des défenses pour étudier les changements temporels de la physiologie endocrinienne », a ajouté Fisher.

Comment l’étude a été réalisée

L’équipe de recherche a développé des méthodes innovantes pour extraire les stéroïdes de la dentine des défenses, ce qui leur a permis d’étudier les niveaux d’hormones des éléphants adultes d’Afrique et de deux mammouths laineux adultes de Sibérie, un mâle et une femelle. Les échantillons ont été obtenus conformément aux lois applicables et aux permis appropriés.

Cette recherche révolutionnaire offre non seulement des informations précieuses sur les niveaux d’hormones de ces animaux anciens, mais a également des applications potentielles dans divers domaines, notamment l’écologie de la reproduction, l’histoire de la vie, la dynamique des populations, les maladies et le comportement dans des contextes modernes et préhistoriques.

Les chercheurs ont utilisé des tomodensitogrammes pour identifier les incréments de croissance annuels dans les défenses. Un minuscule foret, opéré sous un microscope et déplacé à travers un bloc de dentine à l’aide de moteurs pas à pas actionnés par ordinateur, a été utilisé pour broyer des échantillons contigus d’un demi-millimètre de large représentant des intervalles mensuels environ de croissance de la dentine. La poudre produite pendant le processus de broyage a été collectée et analysée chimiquement.

Mesurer les niveaux d’hormones

Pour mesurer les stéroïdes dans la dentine des défenses avec un spectromètre de masse, l’endocrinologue de l’UM et co-auteur de l’étude, le professeur Rich Auchus, a développé de nouvelles méthodes.

« Nous avions développé des méthodes de spectrométrie de masse stéroïdienne pour les échantillons de sang et de salive humains, et nous les avons largement utilisées pour des études de recherche clinique. Mais jamais dans un million d’années je n’aurais imaginé que nous utiliserions ces techniques pour explorer la « paléoendocrinologie » », a déclaré le professeur Auchus.

« Nous avons dû modifier un peu la méthode, car ces poudres de défenses étaient les échantillons les plus sales que nous ayons jamais analysés. Lorsque Mike (Cherney) m’a montré les données des défenses d’éléphants, j’ai été sidéré. Ensuite, nous avons vu les mêmes motifs chez le mammouth – wow ! »

La datation au radiocarbone a révélé que le mammouth laineux mâle vivait il y a 33 291 à 38 866 ans, tandis que la défense du mammouth laineux femelle était datée au carbone entre 5 597 et 5 885 ans avant le présent.

Les chercheurs ont découvert que, comme prévu, la défense du mammouth laineux femelle présentait peu de variations dans les niveaux de testostérone au fil du temps, et le niveau moyen de testostérone était inférieur aux valeurs les plus basses des enregistrements de défense du mammouth mâle.

« Avec des résultats fiables pour certains stéroïdes à partir d’échantillons aussi petits que 5 mg de dentine, ces méthodes pourraient être utilisées pour enquêter sur les enregistrements d’organismes avec des dents plus petites, y compris les humains et d’autres hominidés », ont écrit les auteurs de l’étude.

« C’est l’une des raisons pour lesquelles nous venons travailler tous les matins à l’Université du Michigan : pour faire des découvertes qui nous permettent de voir le monde d’une nouvelle manière », a déclaré le co-auteur de l’étude, Perrin Selcer, du département d’histoire de l’UM. Il a également souligné l’importance de la collaboration entre les écoles et l’infrastructure d’instrumentation de l’université.

En savoir plus sur les mammouths laineux

Les mammouths laineux (Mammuthus primigenius) étaient de grands mammifères préhistoriques étroitement apparentés aux éléphants modernes. Ils parcouraient la Terre au cours de la dernière période glaciaire, il y a environ 400 000 à 4 000 ans, et se trouvaient le plus souvent dans les parties nord de l’Amérique du Nord, de l’Europe et de l’Asie.

Caractéristiques physiques

Les mammouths laineux étaient bien adaptés aux environnements froids et difficiles qu’ils habitaient. Ils mesuraient environ 9 à 11 pieds de haut à l’épaule et pesaient entre 4,5 et 6,8 tonnes métriques. Leurs caractéristiques les plus distinctives étaient leurs longues défenses incurvées, qui pouvaient atteindre 16 pieds de long. Ces défenses servaient à se battre, à creuser pour se nourrir et à déblayer la neige.

Les mammouths laineux étaient recouverts d’une épaisse couche de poils hirsutes pouvant mesurer jusqu’à 3 pieds de long, offrant une isolation contre le froid. Sous les cheveux se trouvait une couche de graisse jusqu’à 4 pouces d’épaisseur, ce qui aidait à conserver la chaleur et à stocker l’énergie. Leurs grandes oreilles plates et velues étaient plus petites que celles des éléphants modernes, ce qui a contribué à réduire la perte de chaleur.

Régime

Les mammouths laineux étaient des herbivores, se nourrissant principalement d’herbes, d’arbustes et d’autres végétaux. En raison du climat froid et du sol gelé, ils ont utilisé leurs défenses et leur tronc pour creuser dans la neige et la glace pour atteindre les plantes. La faible valeur nutritionnelle de leur régime alimentaire les obligeait à consommer quotidiennement de grandes quantités de nourriture.

Comportement social

On pense que les mammouths laineux ont vécu en groupes sociaux, semblables aux éléphants modernes. Ces groupes étaient probablement dirigés par une femelle dominante, ou matriarche, et se composaient de femelles apparentées et de leur progéniture. Les hommes adultes vivaient généralement à l’écart du groupe, soit seuls, soit en petits groupes de célibataires plus ou moins associés. Les mâles rejoindraient des groupes de femelles pendant la saison des amours, s’engageant dans un comportement compétitif pour établir la domination et gagner les droits d’accouplement.

Extinction

La cause exacte de l’extinction du mammouth laineux reste un sujet de débat parmi les scientifiques. Il est largement admis qu’une combinaison de facteurs, notamment le changement climatique, la perte d’habitat et la chasse excessive par les humains, a conduit à leur déclin et à leur disparition éventuelle. Alors que la Terre se réchauffait à la fin de la dernière période glaciaire, les habitats adaptés au froid des mammouths ont diminué et ils ont dû faire face à une concurrence accrue pour les ressources d’autres espèces. De plus, les populations humaines se sont développées et on pense que la chasse excessive a encore contribué à l’extinction du mammouth laineux.

Découvertes récentes

Grâce aux restes préservés de mammouths laineux trouvés dans le pergélisol de Sibérie et d’autres régions arctiques, les scientifiques ont pu étudier leur ADN et en apprendre davantage sur leur biologie, leur comportement et leur extinction. Ces découvertes ont également alimenté les discussions sur la possibilité d’utiliser le génie génétique pour « ressusciter » l’espèce grâce à des efforts de désextinction. Cependant, les implications éthiques et écologiques de telles entreprises font l’objet d’un débat permanent.

Crédit image : Université du Michigan