CE QU'IL FAUT RETENIR
Les dents sont le premier contact entre un animal et sa nourriture.
La molaire « tribosphénique » permet de couper et de broyer. Comment faire les deux avec la même dent ?
Une nouvelle étude explique comment ces dents ont évolué pour trouver le bon équilibre, en fonction de ce que mange chaque animal.
Imaginez devoir couper un steak et casser une noix avec le même outil. Une lame fine coupe bien les choses tendres, mais elle se casse facilement si on force. Un outil pour broyer doit être solide et large, mais il ne coupe pas très bien.
Pourtant, la plupart des mammifères d'aujourd'hui ont réussi à combiner ces deux fonctions dans une seule dent : une molaire spéciale. Mais jusqu'où une dent peut-elle faire ces deux choses différentes ?
Pour le savoir, notre équipe a étudié ces molaires chez des mammifères vivants et anciens. Nous avons aussi testé la capacité de leurs copies, faites en impression 3D, à couper et à broyer. En utilisant des scans très précis, l'impression 3D et des tests de résistance, notre nouvelle étude, publiée récemment dans la revue *Science*, montre les limites de la forme des dents des mammifères.
Une dent pour deux fonctions
Les dents sont le premier contact entre un animal et ce qu'il mange. La forme des dents influence donc la façon dont la nourriture est préparée avant d'être avalée et la force qu'elles peuvent supporter.
Comme les dents se conservent bien dans le temps (elles se fossilisent), elles nous renseignent sur ce que mangeaient les animaux disparus et comment ils bougeaient. Elles nous aident à comprendre des étapes importantes de l'évolution des mammifères, comme l'apparition de la molaire « tribosphénique ».
Cette dent a une forme particulière : une partie haute et coupante (le trigonide) et une partie basse pour broyer (le talonide). Quand la mâchoire se ferme, ces parties travaillent avec les dents du haut pour couper et écraser la nourriture en un seul mouvement.
En permettant de couper et de broyer la nourriture pendant la même morsure, cette forme de dent a donné accès à plus de nourriture pour les mammifères. Cela les a aidés à se diversifier. Pourtant, ces deux fonctions demandent des formes de dents assez différentes : pour couper, il faut des pointes fines et tranchantes ; pour broyer, il faut une grande surface et une structure solide. Il faut donc comprendre comment cette différence de forme a guidé l'évolution des molaires chez les mammifères.
La dent carnassière sous différentes formes
Toutes les molaires des mammifères ne se ressemblent pas. Pendant les 66 derniers millions d’années, des dents spéciales pour couper la viande, appelées carnassières, sont apparues plusieurs fois dans différents groupes de mammifères.
Aujourd'hui, les animaux de l'ordre des *Carnivora* (comme les chats, les chiens et les ours) sont les seuls à avoir vraiment des dents carnassières. Mais attention, ce groupe comprend des animaux qui mangent surtout de la viande, d'autres qui mangent de tout, et même des animaux qui ne mangent que des plantes, comme le panda géant. Cette variété de nourriture se voit dans la forme de leurs dents. Chez les chats, la dent carnassière est comme une lame tranchante, avec peu ou pas de partie pour broyer. Les chiens, les ours et les ratons laveurs, eux, ont des surfaces pour broyer qui leur servent pour manger des choses variées, y compris le bambou pour le panda géant.
Notre équipe a donc créé des modèles 3D des carnassières inférieures de 250 espèces actuelles et anciennes. On voit deux formes principales : des dents hautes avec deux pointes, peu de partie pour broyer, typiques des animaux qui mangent surtout de la viande comme les chats ; et des dents avec une partie pour broyer bien développée, qui servent pour une alimentation plus variée.
Prêts à mordre !
Nous avons imprimé en 3D certaines de ces dents et les avons testées. Pour cela, nous avons utilisé des matériaux qui imitent les tissus des animaux. Pour tester la capacité à couper, les dents imprimées ont été enfoncées dans des couches de gel qui ressemblent aux tissus mous, comme la peau et les muscles. Nous avons mesuré la force nécessaire pour traverser le gel et la taille des coupures, selon la forme de chaque dent. Pour tester le broyage, nous avons utilisé un matériau dur, qui imite la résistance de l'os.
Nos tests montrent que peu de formes de dents coupent bien les tissus mous. Ces formes ont des pointes hautes reliées par des bords tranchants. Cette double lame concentre la pression sur une petite surface et pénètre facilement dans le gel. Chez les animaux qui mangent presque uniquement de la viande, la dent carnassière est presque parfaite pour couper. Cela montre qu'il y a peu de variations possibles : pour bien couper, il faut une combinaison précise de la hauteur et de l'orientation des pointes, ainsi que de l'alignement des bords tranchants.
Par contre, beaucoup de formes de dents peuvent bien broyer. Une partie pour broyer bien développée aide la dent à supporter de fortes pressions, mais ce n'est pas la seule solution. Sur certaines dents en forme de lame, une petite encoche entre les deux pointes répartit les forces et évite que la dent ne se casse, un peu comme les ouvertures sur une scie.
Les formes qui combinent le mieux ces deux fonctions sont rares : moins de 1% des formes étudiées s'approchent du meilleur compromis. Le compromis ne met donc pas les deux fonctions sur un pied d'égalité. La coupe est une fonction très difficile qui n'accepte que peu de formes parfaites. Le broyage est plus facile et peut être réalisé par différentes formes de dents. Il y a donc beaucoup plus de façons de faire une bonne dent pour broyer qu'une bonne dent pour couper.
Quand la spécialisation ferme des portes
Sur des millions d’années, ce déséquilibre peut avoir des conséquences importantes. Si la partie pour broyer se développe, cela augmente les possibilités de broyage et permet de manger des aliments plus variés. À l’inverse, si la dent carnassière évolue pour devenir une lame tranchante, cela mène à une spécialisation plus forte.
Cette spécialisation peut créer un « effet de cliquet évolutif » : une fois que la partie pour broyer est très réduite et que la dent est spécialisée pour couper la viande, il devient difficile de revenir à une dent plus polyvalente. Par exemple, les hyaenodontes et les oxyaenodontes, qui étaient proches des *Carnivora* et avaient des dents très spécialisées, ont disparu. Notre étude suggère que cette spécialisation poussée peut limiter l'accès à de nouvelles sources de nourriture, sans pour autant être la seule cause de leur extinction.
L'évolution ne cherche pas l'outil parfait
Alors, est-il possible de couper un steak et de casser une noix avec le même outil chez les mammifères ? Oui, mais rarement avec la même efficacité. La molaire tribosphénique a rendu ces deux fonctions possibles, tout en favorisant la spécialisation vers l'une ou l'autre.
Ce résultat nous rappelle que, dans l'évolution, une nouveauté n'est jamais parfaite : elle crée de nouvelles possibilités tout en imposant des limites. Les compromis qui en résultent contribuent à la diversité du monde vivant.
Margot Michaud ne travaille pas pour, ne conseille pas, ne possède pas d'actions, ne reçoit pas d'argent d'une organisation qui pourrait bénéficier de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.