Les bourses ou la vie

Nuts  Steffenz, Flickr

Nuts Steffenz, Flickr

Pourquoi les testicules sont-ils placés dans une position aussi vulnérable à l’extérieur du corps? Ce n’est pas ce que vous croyez.

Les fans de football américain l’appellent la position du gardien de but courageux, bras et jambes en étoile, face à un attaquant sur le point d’envoyer la balle le plus fort possible vers le but. Alors que je me traînais hors du terrain, plié en deux, les yeux pleins de larmes, attendant que la douleur aiguë de mon entrejambe se mue en effroyable supplice, je ne pouvais que me répéter position du gardien de but débile, oui. Mais après la quatrième tape dans le dos d’usage de la part d’un coéquipier gloussant: «J’espère que tu n’envisageais pas de faire des enfants mon pote» ce qui tournait en boucle dans ma tête c’était saloperies de testicules.

Une question de température?

La sélection naturelle a sculpté les membres antérieurs des mammifères pour en faire des pattes avant chez le cheval, des nageoires chez le dauphin, des ailes chez la chauve-souris et des mains chez moi afin que je puisse rattraper le ballon quand je joue au football américain. Mais pourquoi, entre la soupe originelle et l’aboutissement de nous autres curieux singes sans poils, l’évolution a-t-elle placé les organes reproducteurs masculins essentiels dans un sac à découvert? Comme si une banque décidait qu’une salle des coffres ne sert à rien et gardait tout son argent dans une tente sur le trottoir.

Certains d’entre vous pensent peut-être que la réponse est simple: c’est une question de température. Cet agencement est conçu pour se tenir les bonbons aux frais. Moi aussi je le croyais, et je me disais qu’un bref coup d’œil à la littérature scientifique m’en révèlerait les raisons biologiques et que je passerais à autre chose. Or, ce que j’ai découvert c’est que la petite bande de scientifiques qui consacre son temps à étudier l’existence du scrotum est nettement divisée sur cette hypothèse du refroidissement.

Une documentation pléthorique montre que les usines scrotales à spermatozoïdes, les nôtres incluses, fonctionnent de manière optimale à quelques degrés en-dessous de la température du corps. Le problème, c’est que cela ne prouve pas que les testicules soient descendus au départ pour être rafraîchis. C’est le cas de l’œuf ou la poule -est-ce que les testicules sont sortis de la cuisine parce qu’ils ne supportaient pas la chaleur, ou est-ce qu’ils fonctionnent le mieux à l’air frais parce qu’ils ont été obligés à un moment de se séparer du reste du corps?

Les organes vitaux qui fonctionnent de façon optimale à 37°C ont droit à une protection osseuse: mon cerveau et mon foie sont protégés par mon crâne et mes côtes, et les ovaires de ma copine sont défendus par son bassin. Ne pas bénéficier de la protection du squelette peut s’avérer dangereux. Chaque année, des milliers d’hommes se retrouvent à l’hôpital avec des traumatismes ou des torsions de testicule simplement parce que cet organe essentiel est suspendu tel un lustre au bout d’une tresse souple faite de tubes et de cordons. Pourtant, avoir les testicules à l’air en tant qu’adulte n’est même pas l’aspect le plus dangereux de l’agencement de nos organes reproducteurs.

Le voyage évolutif menant jusqu’au scrotum est plutôt périlleux. À la huitième semaine de grossesse, un fœtus humain compte deux structures unisexes qui deviendront soit des testicules, soit des ovaires. Chez les filles, elles ne se hasardent pas très loin de ce point de départ, près des reins. Mais chez les garçons, les gonades naissantes entament un voyage de sept semaines dans l’abdomen sur un système de poulies formé de muscles et de ligaments. Ensuite, elles se tiennent tranquilles quelques semaines avant que des vagues coordonnées de contractions musculaires ne les forcent à descendre le canal inguinal pour sortir.

La complexité de ce trajet implique que souvent, les choses tournent mal. Environ 3% des bébés garçons naissent avec des testicules qui ne sont pas descendus, et si le problème se corrige souvent seul, il persiste chez 1% des petits garçons de 1 an et débouche généralement sur une infertilité.

Cette exploration du canal inguinal engendre en outre une faiblesse de la paroi abdominale, un passage par lequel peuvent glisser des organes internes. Aux États-Unis, plus de 600.000 opérations chirurgicales sont pratiquées chaque année pour réparer des hernies inguinales -la grande majorité chez des hommes.

Uniquement chez certains mammifères

Ce risque supérieur de hernies et de mésaventures stérilisantes ne cadre pas franchement avec l’évolution à la Darwin de la survie du plus apte. La sélection naturelle renvoie à l’importance des attributs qui aident à garder les créatures vivantes—ne pas mourir étant un facteur essentiel de succès en termes d’évolution. Comment une caractéristique tel le fait de posséder un scrotum, avec tous les handicaps évidents que cela confère, peut-elle figurer au tableau? Son histoire va certainement être moins simple que l’évolution des muscles des pattes des guépards. La plupart de ceux qui se sont penchés sur la question ont tendance à penser que les avantages de cette curieuse disposition anatomique correspondent à une meilleure fertilité. Mais cela reste à prouver.

Lorsqu’on étudie un caractère dérivé, les premières bonnes questions à se poser sont: qui l’a? et qui l’a eu en premier? Chez les oiseaux, les reptiles, les poissons et les amphibies, les gonades mâles sont internes. Le scrotum est une particularité que l’on ne retrouve que chez les mammifères. Une récente vue d'ensemble des bijoux de famille de l'arbre généalogique des mammifères révèle que la prodigieuse descente a eu lieu assez tôt dans l’évolution mammalienne. En outre, le scrotum était tellement important qu’il a même évolué deux fois.

Les premiers mammifères ont vécu il y a environ 220 millions d’années. Les mammifères contemporains les plus primitifs sont les ornithorynques et les créatures du même genre -des êtres dotés de caractéristiques typiques des mammifères comme le sang chaud, la fourrure et la lactation (au lieu d’avoir des mamelons bien nets, l’ornithorynque suinte le lait), même s’ils pondent encore des œufs, comme les ancêtres qu’ils partagent avec les reptiles. Les testicules d’ornithorynque, et presque certainement ceux des premiers mammifères, sont juste là où ils ont commencé leur vie, c’est-à-dire bien à l’abri à côté des reins.

Environ 70 millions d’années plus tard, les marsupiaux ont évolué et c’est sur cette branche de l’arbre généalogique que nous trouvons le premier porteur de scrotum. Presque tous les marsupiaux en ont aujourd’hui, donc en toute logique c’est l’ancêtre commun des kangourous, des koalas et des diables de Tasmanie qui en a eu le premier. Le scrotum des marsupiaux a évolué indépendamment de celui de nous autres, les mammifères placentaires, ce que l’on sait grâce à une foule de raisons techniques dont la plus convaincante est que chez eux, il est monté à l’envers. Les testicules des marsupiaux pendent devant leur pénis.

C’est cinquante millions d’années après le schisme des marsupiaux que l’on constate la principale bifurcation dans l’arbre généalogique mammalien, en termes de scrotum. Prenez à gauche et vous tombez sur les éléphants, les mammouths, les oryctéropes, les lamantins, et des groupes de créatures africaines genre musaraignes et taupes. Mais vous ne verrez pas l’ombre d’un scrotum -tous ces animaux placentaires, comme les ornithorynques, gardent leurs gonades au chaud près des reins.

Dans l'abdomen

En revanche, prenez à droite, côté humain de l’arbre, à ce carrefour de 100 millions d’années et vous verrez des testicules descendus à foison. Quelle que soit leur utilité, les scrotums rebondissent entre les pattes arrière des félins, chiens, chevaux, ours, chameaux, moutons et cochons. Et, naturellement, nous et tous nos frères primates en sommes pourvus également. Cela signifie qu’à la base de cette branche se trouve le second mammifère à avoir concocté tout seul son caractère scrotal -celui à qui nous devons rendre grâce du fait que nos parties pendouillent, sans doute à raison, derrière le pénis.

Mais c’est entre ces deux branches que les choses deviennent intéressantes, car il existe de nombreux groupes, ceux de nos cousins aux testicules descendus mais sans scrotum, où ceux-ci se sont éloignés des reins mais sans sortir de l’abdomen. Il est quasiment certain que ces animaux ont évolué à partir d’ancêtres dont les testicules étaient externes, ce qui signifie qu’à un certain moment ils ont fait machine arrière et développé de nouvelles gonades à l’intérieur de l’abdomen. Ce groupe décousu compte les hérissons, les taupes, les rhinocéros et les tapirs, les hippopotames, les dauphins et les baleines, certains phoques et morses, et les pangolins.

Pour les mammifères qui sont retournés vivre dans l’eau, ranger les bijoux de famille à l’intérieur semble aller de soi; un scrotum pendouillant n’a rien d’hydrodynamique et constitue un en-cas tout trouvé pour des poissons attaquant par en-dessous. Je dis en-cas, mais les détenteurs du record du monde, les baleines franches, ont des testicules qui pèsent la bagatelle de 500 kilos pièce. La question la plus compliquée, qui pourrait bien s’avérer essentielle pour en comprendre la fonction, c’est pourquoi le sac scrotal a-t-il perdu son charme aux yeux des créatures terrestres tels les hérissons, rhinocéros et pangolins?

La quête scientifique visant à expliquer la raison d’être du scrotum a débuté en Angleterre dans les années 1890, à l’université de Cambridge. Joseph Griffiths, utilisant de malheureux terriers comme cobayes, repoussa leurs testicules dans leur abdomen et les y sutura. Une semaine lui suffit pour constater que les testicules avaient dégénéré, que les tubes où sont fabriqués les spermatozoïdes s’étaient resserrés et qu’il n’y avait quasiment plus aucun spermatozoïde. Il en déduisit que le phénomène était dû à la température plus élevée de l’abdomen, et c’est ainsi que naquit l’hypothèse du refroidissement.

Une hypothèse contestée

Dans les années 1920, époque où les idées de Darwin se répandaient rapidement, Carl Moore, de l’université de Chicago, a avancé que lorsque les mammifères sont devenus des créatures à sang chaud, leur température corporelle tournant autour de 32° a dû entraver sérieusement la production de sperme et que les premiers mâle à avoir refroidi la situation avec un scrotum sont devenus les meilleurs reproducteurs.

La chaleur perturbe tant la spermatogénèse que les manuels de biologie et les traités médicaux justifient l’existence du scrotum par sa fonction de refroidissement. Le problème, c’est que cette hypothèse ne satisfait pas de nombreux biologistes qui réfléchissent sérieusement à l’évolution animale. Ses détracteurs estiment que les testicules fonctionnent de manière optimale à des températures plus basses parce qu’ils ont développé cette caractéristique après leur exil.

Si les mammifères sont devenus des créatures à sang chaud il y a 220 millions d’années à peu près, cela signifie qu’ils ont gardé leurs gonades à l’intérieur pendant plus de 100 millions d’années avant que le scrotum n’entre en scène. On peut difficilement affirmer que les deux phénomènes soient intimement liés.

Le plus gros problème de cette hypothèse ceci dit, ce sont les branches dépourvues de scrotum dans l’arbre généalogique. Quel que soit leur agencement testiculaire, tous les mammifères ont des températures corporelles élevées. Si beaucoup d’entre eux n’ont pas de scrotum, c’est qu’il n’est pas fondamentalement impossible de fabriquer des spermatozoïdes à haute température. La température corporelle des éléphants est plus élevée que celle des gorilles et de la plupart des marsupiaux. Et si l’on regarde au-delà des mammifères, c’est pire: les oiseaux, qui sont les seuls autres animaux à sang chaud, sont pourvus de testicules internes alors que chez certaines espèces la température atteint 42°C.

Tout argument avançant que le refroidissement est meilleur pour les spermatozoïdes doit en donner des raisons précises. L’idée qu’un peu moins de chaleur puisse empêcher la mutation de l'ADN des spermatozoïdes a été mise en avant, et récemment on a entendu que le fait de les garder au frais permettrait à la chaleur du vagin de jouer le rôle de signal activateur supplémentaire. Mais ces idées ne parviennent pas à surmonter les principales objections à l’hypothèse du refroidissement.

Michael Bedford, du Cornell Medical College, n’est pas fan de l’hypothèse du refroidissement appliquée aux testicules, mais il se demande si le refroidissement de l'épididyme, ce tube où s’installent les spermatozoïdes après avoir quitté leur lieu de naissance testiculaire, peut revêtir de l’importance (les spermatozoïdes sont impuissants en quittant les testicules, ils ont besoin de subir quelques ultimes modifications dans l’épididyme).

Bedford a remarqué que certains animaux pourvus de testicules abdominaux ont étendu leur épididyme juste en-dessous de la peau, et que certains scrotums poilus ont une petite surface glabre pour qu’une déperdition de chaleur se fasse directement au-dessus de ce tube de stockage de sperme. Mais si l’objectif principal est d’avoir l’épididyme au frais, pourquoi avoir mis les testicules dans le même sac?

La séduction par l'étalage

Autre proposition pour expliquer pourquoi le scrotum permet d’engendrer des spermatozoïdes de meilleure qualité: celle avançant que le sac scrotal sert d’école de la vie. Scott Freeman, de l’université de Washington, a émis l’hypothèse que la mauvaise circulation sanguine dans le scrotum maintiendrait les testicules dans un environnement insuffisamment oxygéné, ce qui endurcirait les spermatozoïdes. Privés d’oxygène, ceux-ci pourraient réagir comme «des cellules musculaires lors d’un entraînement d’aérobic», augmentant le nombre et la taille des mitochondries qu'ils contiennent et devenant par conséquent mieux armés pour la tâche herculéenne de l’ascension d’un col, d’un utérus et d’une trompe de Fallope.

Le principal problème de cette hypothèse de l’entraînement sportif est qu’elle s’intéresse davantage à la mauvaise circulation sanguine des testicules qu’à leur migration—il aurait certainement été plus simple de développer une mauvaise vascularisation des gonades tout en les maintenant à l’intérieur du corps?

L’alternative à l’idée que le scrotum joue un rôle bénéfique pour les spermatozoïdes est que d’une autre manière, et malgré sa fragilité, il rend service à son propriétaire. Cette suggestion a été faite pour la première fois en 1952 par un zoologue suisse du nom d’Adolf Portmann, après qu’il avait livré la première grande attaque contre l’hypothèse du refroidissement.

À la place, il proposait l’hypothèse de l’étalage. Portmann estimait qu’en plaçant les gonades à l’extérieur, le mâle indiquait clairement son «pôle reproducteur», signal sexuel important pour la communication entre les sexes. La meilleure preuve apportée par Portmann était quelques cercopithécidés de l’Ancien Monde arborant des scrotums de couleurs vives.

Cette théorie n’est pas largement acceptée car ce genre d’étalage ostentatoire est assez rare (beaucoup de scrotums sont à peine visibles) et la coloration flashy semble avoir évolué longtemps après les premières bourses. Certains ont suggéré qu’il n’y a rien de surprenant qu’en 100 millions d’années d’existence, le scrotum ait été catégorisé comme élément d’attirance sexuelle par quelques groupes.

J’étais sur le point d’écarter l’hypothèse de l’étalage, lorsqu’il s’est passé deux choses. Tout d’abord, une de mes collègues est revenue tout excitée de sa lune de miel en Tanzanie en montrant à qui voulait bien le voir des photos d’un scrotum. Pas d’inquiétude, ce scrotum appartenait à l’un des cercopithécidés de l’Ancien Monde de Portmann, un vervet, et il était d’un bleu si vif qu’il en faisait mal aux yeux.

OK, c’est juste un singe, me suis-je dit, mais ensuite j’ai rencontré Richard Dawkins. Comme j’avais l’occasion de passer trois minutes avec ce grand biologiste spécialiste de l’évolution lors d’une dédicace, je lui ai demandé son avis sur le scrotum. Après avoir exprimé de sérieux doutes sur l’hypothèse du refroidissement, il m’a confié qu’il se demandait si cela n’avait pas un rapport avec le principe du handicap de la biologie évolutionniste.

Pour courir plus vite

La théorie du handicap établit que si une femelle doit choisir entre deux prétendants qui ont battu tous les autres concurrents, mais que l’un d’entre eux y est parvenu avec une main attachée dans le dos, c’est lui qu’elle va choisir parce que de toute évidence, c’est lui le plus fort.

C’est une théorie controversée mais qui explique un certain nombre de phénomènes biologiques problématiques, comme le plumage coloré et le chant d’oiseaux mâles qui devraient en toute logique attirer les prédateurs. Si cette théorie est la bonne, le scrotum existe pour faire dire à son propriétaire: «Je suis tellement apte à me défendre que je peux me permettre d’exhiber mes noisettes!»

Au milieu des années 1990, Michael Chance, professeur spécialiste du comportement animal à l’université de Birmingham, au Royaume-Uni, est tombé sur un article de journal évoquant la régate opposant les universités d’Oxford et de Cambridge et qui éveilla son intérêt dans les testicules. Il apprit qu’après la course, l’urine des rameurs contenait des fluides venus de leur prostate.

Les efforts des rameurs, la pression régulière sur l’abdomen, avaient provoqué un dépôt de fluide prostatique dans leur urètre parce que l’appareil reproducteur est dépourvu de sphincter. Faute de ce genre de valves, une pression exercée sur n’importe lequel des sacs et des tubes qui constituent ce système est susceptible de le vider, ou tout au moins de ré-agencer son contenu. En 1996, dans ce que l’on appelle l’hypothèse du galop, Chance expliqua que l’externalisation des testicules devint nécessaire quand les mammifères commencèrent à se mouvoir d’une façon qui augmentait considérablement la pression abdominale.

Une enquête sur la manière de se mouvoir des mammifères révèle une bonne dose de variété. Et quand Chance a établi la liste des animaux aux testicules internes, il n’a pas trouvé beaucoup de galopeurs. Les éléphants, les oryctéropes et leurs cousins de la branche aux testicules non-descendus de l’arbre des mammifères ne sautent ni ne bondissent.

En outre, les créatures comme les taupes et les hérissons, qui ont réabsorbé leurs valseuses, semblent avoir une évolution qui les éloigne des mouvements perturbant leurs organes internes. Parmi les mammifères qui sont retournés à la mer, les rares à avoir conservé des scrotums sont les seuls qui se reproduisent à terre, comme les éléphants de mer qui se battent vigoureusement pour défendre leur territoire pendant la saison du rut.

On pourrait croire que l’évolution avait sûrement les moyens d’ajouter un ou deux sphincters ou une quelconque protection interne dans la région, mais outre la possibilité que la mécanique de l’éjaculation aurait eu du mal à gérer ce genre de chose, un autre argument vient étayer la réflexion de Chance.

En 1991, Roland Frey, de l’université allemande de Freiburg, a montré que certains vaisseaux des testicules scrotaux possédaient des caractéristiques garantissant un flux sanguin plus constant, peut-être pour éviter que la circulation du sang ne soit gênée pendant le galop. Les caractéristiques particulières varient entre les marsupiaux et le reste d’entre nous, mais semblent tendre vers le même but.

L’hypothèse du galop serait un exemple de compromis évolutionniste -les dangers de posséder un scrotum étant le prix à payer pour bénéficier des immenses avantages d’un nouveau et précieux type de mouvement.

Toujours un mystère

Les théories sont nombreuses en biologie de l’évolution. On prend souvent un grand plaisir à assembler, tel un détective, les preuves incomplètes dont nous disposons pour constituer une histoire cohérente, mais le véritable défi de cette science est en réalité de mettre ces idées à l’épreuve. L’un des développements récents et passionnants susceptible d’apporter des données évolutionnistes pertinentes est l’identification du signal qui contrôle la descente initiale des testicules depuis la région des reins jusqu’à celle du bas-ventre.

Quand les testicules et les ovaires sont jeunes, ils sont maintenus en place par ce qu’on appelle un ligament suspenseur cranial, et attachés de façon plus lâche par un autre ligament faiblard appelé le gubernaculum testis. Pour partir faire leur tour de montagne russe, les testicules secrètent un signal qui provoque la dégénérescence du ligament suspenseur et permet au gubernaculum d’être capable de les entraîner jusqu’à la base de l’abdomen.

Pour étudier l’évolution de ce signal, une molécule de la famille de l’insuline, Teddy Hsu et ses collègues de l’université de Stanford se sont adressés à l’ornithorynque. Ils ont trouvé que ce dernier possédait un gène unique de la version prototypique du signal en question, et que c’est la duplication de ce gène chez les mammifères ultérieurs qui a permis à une version de développer un rôle dans la migration testiculaire et un autre dans le développement des mamelons.

C’est là un magnifique exemple d’événement génétique de l’histoire biologique ayant produit une spécialisation mammalienne. Cependant, les éléphants et leurs cousins aux bourses non descendues ont tous les gènes dupliqués, l’histoire n’est donc pas complète. La prochaine étape essentielle sera de déterminer les gènes nécessaires à la formation du canal inguinal et à la fabrication du scrotum. Le meilleur endroit pour enquêter sera sans doute chez ces mammifères qui sont revenus sur l’externalisation, et chez qui ces gènes ont probablement changé.

Quelle leçon d’humilité que de constater que cet aspect basique de notre corps reste un mystère. Le fait qu’un appendice aussi ridicule ait évolué deux fois signifie sûrement que nous devrions être capables d’en pénétrer les arcanes. La théorie qui vaincra devra expliquer toute la diversité des positions testiculaire des mammifères, et pas seulement l’existence du scrotum.

J’aime bien les hypothèses du galop de Chance et Frey, mais est-ce qu’un scrotum était vraiment l’unique moyen de gérer la pression abdominale ondulante? En outre, est-ce que les spermatozoïdes du scrotum diffèrent vraiment fondamentalement des petits copains générés en interne? Peut-on définitivement prouver que la sensibilité à la température a évolué après l’expulsion du scrotum? Et l’étalage reste une solution envisageable, mais si les scrotums étaient réellement un élément de la sélection sexuelle, où est le paon mammifère, lui dont certaines espèces trimballent une vraie paire de ballons de foot?

À ce sujet, et en attendant la réponse finale, la totalité scrotale, nous autres gardiens de but ferions bien de nous inspirer de nos amis les basketteurs qui ont utilisé le gros cerveau et les pouces opposables dont leur a fait don l’évolution pour revêtir une coque protectrice.

Liam Drew

Traduit par Bérengère Viennot