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- 10-05-2019
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De nombreuses espèces de serpents présentent sur leur épiderme des nanostructures de surface formant des motifs complexes conférant à leur peau des propriétés auto-nettoyantes, et parfois une irisation (couleur structurale). Par microscopie confocale, l'équipe de chercheurs montre que différents types de nanostructures sont générés par les bords et la surface des cellules. Par microscopie électronique à balayage, elle caractérise la complexité et la diversité de ces réseaux de surface chez 353 espèces appartenant à 19 des 26 familles de serpents. Le groupe du professeur Milinkovitch effecte ensuite une cartographie phylogénétique de Markov en temps continu sur la phylogénie des serpent, produisant une estimation dynamique évolutive des différents types de nanostructures.
Par microscopie confocale, l'équipe montre que les cellules spécialisées portant des nanostructures de surface sur l'épiderme des serpents peuvent être considérablement allongées le long de leur axe gauche-droit et que différents types de nanostructures sont générés par les bords et la surface des cellules. Le groupe a ensuite produit et analysé des images au microscope électronique à balayage de mues cutanées de 353 espèces et décrit les nanostructures observées au moyen de quatre caractères. La matrice de caractères complète, ainsi qu'une image SEM représentative de chacune des espèces correspondantes, sont disponibles sous forme dune base de données relationnelle MySQL à l'adresse https://snake-nanogratings.lanevol.org. La cartographie phylogénétique de Markov de ces caractères sur la phylogénie des serpents suggère que la présence de 'digitations’ sur les bords cellulaires est l’état ancestral des nanostructures de la peau pour le sous-ordre des serpents, qui a ensuite été perdu de façon indépendante dans plusieurs lignées. Nos analyses indiquent également que la forme de la cellule et la forme de la bordure de la cellule sont des caractères co-dépendants. Par contre, aucune corrélation entre une classification écologique simple et un caractère nanomorphologique spécifique n'a été trouvée.
Ces résultats, compatibles avec le fait que plusieurs types de nanostructures peuvent générer de l'hydrophobie, suggèrent que la diversité et la complexité de la nano-morphologie de la surface de la peau des serpents sont dominées par des contraintes phylogénétiques plutôt que spécifiques à l’habitat. L'étude ouvre la perspective d'analyser les processus cytosquelettiques auto-organisationnels cellulaires contrôlant le développement de différentes nanostructures de surface sur la peau des serpents et des lézards.
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Phylogenetic mapping of scale nanostructure diversity in snakes
Arrigo M.I., De Oliveira Vilaca M.L., Fofonjka A., Srikanthan A.N., Debry A. & M.C. Milinkovitch
BMC Evolutionary Biology 2019, 19: 91