Une étude, dont les résultats intitulés «Genetic regulation of amphioxus somitogenesis informs the evolution of the vertebrate head mesoderm» ont été publiés dans la revue Nature Ecology and Evolution, a permis, grâce à l'analyse du réseau de gènes régulant la formation des muscles chez l’amphioxus, un cousin des vertébrés, de proposer un nouveau scénario évolutif expliquant comment les muscles de la tête des vertébrés ont pu apparaître à partir de structures segmentées chez leur ancêtre.

Soulignons tout d'abord que «la tête des vertébrés est une structure complexe comportant plusieurs organes des sens pairs très développés (yeux, oreilles etc..), le cerveau, des muscles, du cartilage, des os et des nerfs connectés de manière à réaliser un grand nombre de fonctions».

Les tuniciers (ou urochordés) et les céphalochordés (i.e. Amphioxus) font partie du groupe des chordés avec les vertébrés, mais «ni l’amphioxus ni les tuniciers ne possèdent de tête aussi complexe que celle des vertébrés». En fait, l’émergence de cette structure a probablement été associée «à l’acquisition du style de vie prédateur apparu dans ce groupe».

Alors que «de nombreux laboratoires se sont intéressés à l’histoire évolutive de la tête en se focalisant surtout sur le système nerveux», l'étude ici présentée s'est focalisée sur «l’évolution des muscles de la tête».

Notons premièrement que «si les muscles du corps chez les vertébrés sont segmentés au cours du développement, ce n’est pas le cas des muscles de la tête qui se forment à partir d’un mésoderme antérieur non segmenté». Cependant, «chez leur ancêtre, ainsi que chez un parent proche des vertébrés vivant aujourd’hui, l’amphioxus, ces muscles se forment à partir d’un mésoderme segmenté».

Comme «il a été proposé que ce caractère soit ancestral chez le groupe des chordés», la question se pose «de savoir comment les muscles non segmentés de la tête des vertébrés sont apparus et en quoi cette étape évolutive a éventuellement favorisé la complexification de cette structure».

Concrètement, deux hypothèses évolutives s’affrontent: soit «les muscles de la tête correspondraient à des muscles antérieurs homologues à ceux de l’amphioxus mais ayant perdu le caractère segmenté», soit «ces muscles seraient une structure totalement nouvelle apparue spécifiquement dans la lignée des vertébrés».

Dans ce contexte, «en utilisant des approches fonctionnelles permettant de construire le réseau de régulation génique associé à la formation des muscles», cette étude a «comparé les processus développementaux permettant la formation des muscles antérieurs chez l’amphioxus et ceux mis en œuvre lors de la formation des muscles de la tête et du tronc chez les vertébrés».

Comme il est apparu «que les gènes maîtres de ce processus chez les céphalochordés sont les mêmes que ceux agissant dans le tronc des vertébrés et non de ceux agissant dans la tête», ces constatations conduisent à «proposer une hypothèse nouvelle concernant l’apparition des muscles non segmentés de la tête qui réconcilie les hypothèses les plus souvent proposées».

Plus précisément, «ces muscles seraient homologues uniquement d’une région des muscles d’amphioxus en formation, la région ventrale, et leur apparition serait associée à une perte de la segmentation mais aussi à la perte de la région dorsale du territoire embryonnaire formant les muscles antérieurs».