Fin du mystère : des scientifiques percent enfin le secret de la défense du narval, qui pousse droit malgré sa spirale

Longtemps entourée de légendes, la défense du narval, ce cétacé de l’Arctique, révèle enfin son étonnant secret de fabrication.

Un vaste groupe de chercheurs européens a réussi à expliquer comment la défense du narval, ce long « cor » qui a inspiré les mythes de licornes au Moyen Âge, peut être à la fois spiralée et parfaitement rectiligne. Leur étude, publiée dans la revue scientifique Nature Communications et relayée par l’Agence France-Presse (AFP) avec des informations de la chaîne allemande DW, s’appuie sur une batterie d’analyses aux rayons X menées entre le Groenland, le Danemark et plusieurs installations de recherche européennes.

Un « cor de licorne » droit comme une flèche

Le narval vit sous les glaces de l’Arctique, dans les eaux du Groenland et du Canada. Chez les mâles, un seul canine, le gauche, traverse la mâchoire et le labre supérieur pour ressortir à l’extérieur et former cette défense unique dans le règne animal, qui peut atteindre trois mètres. Le canine droit, lui, reste enfoui dans la tête.

Au Moyen Âge, ces défenses arrivaient parfois sur les marchés européens, vendues comme des « cornes de licorne » dotées de pouvoirs magiques. Elles se négociaient alors à prix d’or, notamment auprès de princes et de marchands qui les considéraient comme des objets de prestige ou des talismans.

Pour les scientifiques, cette étrange structure posait un vrai casse-tête : comment ce dentaire, visiblement en spirale, peut-il pousser droit, à la manière d’une flèche, sans se courber ni se tordre comme les défenses d’éléphants ou de sangliers ?

La défense du narval est le seul « colmille » de la nature qui soit à la fois spiralé et rigoureusement droit, un cas unique chez les mammifères.

Le chimiste danois Henrik Birkedal, de l’université d’Aarhus, l’un des principaux auteurs de l’étude, résume la situation avec une image frappante. Il demande d’imaginer que l’on doit faire du vélo avec un balai attaché au front. C’est, selon lui, ce que ressent un narval lorsqu’il plonge en profondeur avec cette immense excroissance en avant de la tête. Malgré ce handicap apparent, ces cétacés se déplacent sans difficulté.

Rayons X et accélérateurs de particules pour disséquer la défense

Pour percer ce mystère, l’équipe internationale a mobilisé des moyens technologiques impressionnants. Biologistes, chimistes et physiciens ont utilisé de l’imagerie aux rayons X en trois dimensions, en s’appuyant sur trois grands accélérateurs de particules européens, des synchrotrons, capables de produire des faisceaux de rayons X extrêmement précis.

Les chercheurs ont étudié des défenses issues de collections de musées, mais aussi des exemplaires prélevés par des chasseurs inuits. Ce peuple autochtone du Groenland tire en partie sa subsistance de la chasse au narval, une pratique encadrée par des quotas et intégrée à leur mode de vie traditionnel.

Les analyses montrent que la défense est constituée de deux tissus dentaires distincts :

• la dentine, à l’intérieur, qui forme le cœur de la défense ;
• le cément, à l’extérieur, qui recouvre et protège la dent.

Grâce aux synchrotrons, les scientifiques ont pu observer la structure intime de ces tissus. À l’échelle moléculaire, la dentine interne s’organise en une spirale qui tourne vers la droite, tandis que le cément externe s’enroule en spirale vers la gauche. Deux sens contraires, emboîtés l’un dans l’autre.

Deux spirales opposées, l’une interne, l’autre externe, s’équilibrent et produisent une défense qui s’allonge en restant rectiligne, sans se recourber.

Henrik Birkedal évoque une autre analogie pour décrire le processus : celui d’une vis que l’on fait pénétrer dans un morceau de bois. À chaque tour, la vis avance. Dans le cas du narval, l’analogie s’inverse : la « vis » qu’est la défense semble sortir progressivement de la tête à mesure qu’elle croît, guidée par ces contraintes structurelles contraires.

Des anneaux de croissance comme sur un tronc d’arbre

Les chercheurs ont aussi repéré à l’intérieur de la défense des couches successives, comparables aux cernes de croissance des arbres. Ces strates donnent accès à l’histoire de l’animal : elles permettent d’estimer son âge – jusqu’à environ 80 ans pour les plus anciens individus – et de reconstituer certaines grandes lignes de sa vie, comme les périodes de croissance plus lente ou les changements de conditions environnementales.

Pour la science, ces « anneaux de la défense » représentent une mine d’informations potentielle sur l’état de l’Arctique au fil des décennies. Chaque strate enregistre en partie les conditions dans lesquelles l’animal a vécu : nourriture disponible, température, composition de l’eau. Des études complémentaires pourraient ainsi exploiter ces signatures pour retracer l’évolution de l’écosystème polaire.

Un débat vif sur la fonction de ce dentaire hors norme

La forme de la défense n’est pas la seule question en suspens. Sa fonction exacte continue, elle, de diviser les spécialistes. Plusieurs hypothèses coexistent depuis des années.

Parmi les idées avancées :

• un outil de chasse, permettant par exemple d’assommer ou de désorienter les poissons ;
• un organe sensoriel, capable de détecter la température ou la salinité de l’eau ;
• un attribut de séduction et de domination, utilisé dans les interactions entre mâles.

L’équipe qui signe la nouvelle étude juge peu probables les scénarios centrés sur la chasse ou un rôle sensoriel principal, en raison d’un point clé : la défense pousse presque uniquement chez les mâles. Si elle servait d’abord à se nourrir ou à analyser finement l’environnement, les femelles en auraient aussi besoin, avancent ces chercheurs.

Les auteurs privilégient donc une fonction liée à la reproduction. Des observations de terrain ont déjà montré deux mâles semblant comparer la taille de leurs défenses devant une femelle, un comportement qui fait penser à une parade ou à un affrontement symbolique pour établir la hiérarchie.

Pour les auteurs de l’étude, la défense sert très probablement à affirmer le statut des mâles et à impressionner les femelles lors de la reproduction.

Mads-Peter Heide Jorgensen, du Département des ressources naturelles du Groenland et co-auteur des travaux, l’a affirmé à l’AFP : selon lui, cette dimension de sélection sexuelle reste l’explication la plus convaincante.

Un organe sensoriel ? Un expert américain n’est pas d’accord

Un autre spécialiste, le chercheur américain Martin Nweeia, anthropologue dentaire à l’université Harvard et figure reconnue des travaux sur les narvals, défend une vision nettement différente. Il n’a pas participé à cette nouvelle étude, mais a réagi auprès de l’AFP.

Pour lui, la défense joue avant tout le rôle d’un organe sensoriel sophistiqué. Ses travaux antérieurs suggèrent qu’elle abrite un dense réseau de terminaisons nerveuses, capable de capter des variations fines du milieu marin, notamment la salinité. Il estime donc que la fonction principale reste de type sensoriel, même si la dimension sociale ou sexuelle peut exister.

Malgré ce désaccord de fond, il salue la contribution des nouveaux résultats à la compréhension de la micro-anatomie de la défense et de sa morphologie. En clair, le « comment » de la croissance est mieux cerné, même si le « à quoi ça sert vraiment » continue d’être discuté.

Ce que cette découverte change pour l’étude des mammifères marins

Ce travail ne se limite pas à un simple cas particulier. En montrant comment deux tissus dentaires en spirale opposée génèrent une structure droite, il éclaire plus largement la manière dont les tissus durs se forment et se déforment chez les animaux.

Pour un lecteur français, cette recherche illustre la place des grands instruments européens dans les avancées scientifiques. Les synchrotrons utilisés pour cette étude sont les mêmes types d’installations qui servent en France à analyser des œuvres d’art, à étudier des matériaux industriels ou à affiner des médicaments. L’usage de ces outils pour une défense de narval montre que la biologie moderne dépend de plus en plus de la physique de pointe.

Le cas français : quelles recherches sur les cétacés et leurs dents ?

En France, il n’existe évidemment pas de narvals dans les eaux territoriales, mais les équipes de recherche spécialisées dans les mammifères marins s’intéressent aussi à la dentition et aux structures osseuses des cétacés. Des laboratoires du CNRS, de l’Ifremer ou de plusieurs universités étudient par exemple l’usure des dents chez les dauphins ou les orques pour suivre leur alimentation et leur âge.

Les grands instruments comme le synchrotron Soleil, près de Paris, sont régulièrement utilisés pour examiner des échantillons biologiques : os, dents, coquilles. Ces approches permettent de comprendre comment des structures minéralisées se forment, se renforcent ou se fragilisent, un sujet qui intéresse aussi bien la médecine humaine que la biologie animale.

Dans le cas du narval, les résultats publiés dans Nature Communications pourraient inspirer des recherches sur d’autres espèces : pourquoi la plupart des défenses sont-elles courbes alors que celle-ci reste droite ? Quels gènes contrôlent l’orientation des tissus dentaires ? Ces questions intéressent directement la biologie de l’évolution, un domaine très actif dans la recherche française.

Un dentaire extrême, entre légende et adaptation

La défense du narval cumule plusieurs particularités qui en font un cas d’école pour les biologistes :

• elle est issue d’un seul dentaire, un canine transformé ;
• elle peut atteindre une longueur démesurée par rapport à la taille du crâne ;
• elle présente une torsion visible sans se déformer en arc ;
• elle n’apparaît quasiment que chez les mâles.

Ces caractéristiques rappellent d’autres attributs liés à la sélection sexuelle chez les animaux : les bois du cerf, les plumes du paon, les grandes cornes de certaines antilopes. Dans chacun de ces cas, un organe peut sembler peu pratique, voire encombrant, mais contribuer fortement au succès reproducteur des individus qui le portent.

Pour les narvals, cette défense reste aussi un symbole puissant auprès du grand public. Elle renvoie aux récits de licornes et aux cartes marines anciennes où l’animal apparaissait comme une créature quasi mythique. Les travaux relayés par l’AFP montrent qu’au-delà des légendes, cette « corne » répond à des règles physiques et biologiques très précises.

À terme, mieux connaître cette structure pourrait aussi servir à la protection de l’espèce. Comprendre la croissance de la défense, son âge et les conditions environnementales qu’elle enregistre peut aider à suivre l’impact du réchauffement de l’Arctique sur ces cétacés. Pour un animal qui passe l’essentiel de sa vie sous la glace, chaque nouvelle information arrachée au secret des profondeurs compte pour anticiper les menaces qui pèsent sur lui.