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Science

Dinosaures: avaient-ils tous des plumes?

Par Marine Corniou - 30/03/2017

Plumes, piquants, écailles et couleurs: des fossiles de dinosaures étonnants sont découverts chaque année et lèvent le voile sur l’apparence, le comportement et la physiologie de ces animaux disparus. De quoi bousculer l’archétype du méchant reptile verdâtre.

Ils ont beau avoir été rayés de la carte il y a 66 millions d’années, on n’a jamais autant entendu parler des dinosaures. Rien qu’en 2016, une quarantaine de nouvelles espèces ont été décrites scientifiquement, parmi lesquelles deux géants à long cou trouvés en Allemagne et en Australie, un « mégaraptor » de 8 m déniché en Argentine, un petit dinosaure à bec en Chine ou encore un herbivore à quatre cornes en Utah.

C’est simple, en moyenne, une nouvelle espèce est découverte, quelque part sur la planète, tous les 10 jours depuis les années 1990. Un âge d’or qui s’explique par plusieurs facteurs, le premier n’étant pas très… scientifique. « Le film Le Parc jurassique, sorti en 1993, a beaucoup contribué à faire connaître la paléontologie. Les étudiants nés un peu avant cette époque finissent actuellement leur doctorat et viennent grossir les équipes de fouilles sur le terrain ! » explique François Therrien, paléontologue au Musée Royal Tyrrell de Drumheller, en Alberta, notant que l’engouement populaire s’est aussi traduit par une hausse des financements.

De nouveaux terrains de jeu se sont également ouverts aux chasseurs de fossiles, à commencer par la Chine, où l’on déterre des milliers d’ossements chaque année, la Mongolie, l’Argentine ou encore l’Utah, où d’anciens terrains privés sont aujourd’hui mis à la disposition des chercheurs.

Le Canada n’est pas en reste. « Les badlands de l’Alberta exposent des roches sédimentaires qui ont été formées par des rivières et des marécages au temps des dinosaures, à la fin du Crétacé. Nous sommes choyés », se réjouit le chercheur qui passe tous ses étés à déterrer des fossiles, dont celui d’un immense tricératops trouvé en 2012.

La pointe de l’iceberg

On a beau employer les grands moyens, ces nouveaux fossiles ne représentent probablement qu’un mince échantillon de la biodiversité de l’époque. Combien d’espèces de dinosaures reste-t-il à découvrir ? Les paris sont ouverts.

« Nous connaissons actuellement environ 1 500 espèces. C’est difficile d’estimer la diversité d’un groupe disparu, mais il faut se souvenir que les dinosaures ont régné sur la Terre pendant plus de 150 millions d’années ! Le nombre total d’espèces était probablement immense. On parle ici de dizaines ou de centaines de milliers, peut-être même de millions », explique Stephen Brusatte, paléontologue à l’université d’Édimbourg, en Écosse. Né en 1984, cet Américain d’origine n’était pas lui-même un fan du Parc jurassique; mais son petit frère, si ! C’est en l’aidant pour un projet de science qu’il a eu la piqûre.

En fait, tant mieux si les paléontologues sont plus nombreux que jamais, car ils ont du pain sur la planche. D’autant qu’ils ne se concentrent plus uniquement sur les gros morceaux. « Contrairement à ce qu’on pensait à une autre époque, les dinosaures n’étaient pas tous de gros animaux. Ils couvraient tout le spectre de taille, de minuscules à géants ! Le registre de fossiles est biaisé, car les gros os sont mieux préservés et donc plus faciles à découvrir », ajoute François Therrien.

Or ce sont justement les petits dinosaures trouvés au cours des 20 dernières années qui ont bouleversé la vision qu’on avait de ces « terribles lézards ». La principale surprise ? Loin du cliché du reptile verdâtre à écailles, les dinosaures avaient, bien souvent, des plumes.

« Les plumes sont sans conteste la découverte la plus cool ! affirme Stephen Brusatte. Elles ont révolutionné la façon dont on pense aux dinosaures – dont on imagine leur apparence, leur façon de bouger et de se comporter. »

Imaginez le fameux Tyrannosaurus rex, avec ses 5 m de haut, ses 10 m de long, sa mâchoire énorme, ses griffes acérées… et son gracieux plumage ! Si l’image fait sourire, elle a pourtant de bonnes chances d’être fidèle à la réalité. « Nous n’avons pas encore découvert de traces des T. rex à plumes, mais il faut dire qu’on a trouvé très peu d’empreintes de leur peau, tempère François Therrien. Par contre, un de leurs ancêtres de 9 m de long, découvert en Chine en 2012, était totalement couvert de plumes. Il y a donc des chances pour que les tyrannosaures nord-américains aient eu des plumes, du moins sur certaines parties du corps. »

Sinosauropteryx, le premier spécimen à avoir ouvert le bal, a été découvert dans la province du Liaoning, dans le nord-est de la Chine, il y a tout juste 20 ans. Ses plumes n’ont pas été conservées, bien sûr, mais les empreintes qu’elles ont laissées dans la roche sont clairement visibles. Depuis, on a trouvé là-bas une vingtaine d’espèces plus ou moins emplumées.

« C’est assez extraordinaire, observe Pascal Godefroit, paléontologue à l’Institut royal des sciences naturelles de Belgique. Les fossiles chinois nous permettent de reconstituer toute l’évolution de la plume, depuis les formes plus primitives, qui ressemblent à des poils, jusqu’aux plumes de microraptors, par exemple, tout à fait identiques à celles des oiseaux actuels. Il en avait sur les quatre pattes, et savait planer. »

Pour s’en convaincre, il n’y a qu’à jeter un œil à cette queue de dinosaure de 3,6 cm, décrite en décembre 2016 par une équipe sino-canadienne. Figée dans l’ambre depuis 99 millions d’années, elle arbore des plumes parfaitement conservées.



Ce qui faisait encore débat il y a quelques années est désormais clair : « Tous ces fossiles apportent la preuve que les oiseaux ont bel et bien évolué à partir des dinosaures », explique Stephen Brusatte.

Les dinosaures ont beau être des reptiles, ils sont donc aussi les ancêtres directs des oiseaux, et même leurs cousins ; car oiseaux et dinosaures ont coexisté pendant pas mal de temps.  Compliquée, leur généalogie ? « C’est un peu comme des poupées russes, concède le paléontologue. Mais on peut affirmer que les oiseaux sont des dinosaures. »

Plumes ou écailles ?

Mais les dinos étaient-ils tous des bêtes à plumes ? Depuis environ cinq ans, la question divise les spécialistes. Avant cela, la réponse était simple : le plumage, plus ou moins foisonnant, était l’apanage des dinosaures carnivores. En effet, tous les fossiles à plumes trouvés en Chine sont ceux de théropodes, une famille de carnassiers bipèdes à laquelle appartiennent les tyrannosaures et les vélociraptors, qui chassaient en meute dans les films de Steven Spielberg (sans qu’il y ait de preuves scientifiques à cela). Et justement, on sait que les oiseaux dérivent directement des théropodes emplumés. Logique, donc !

Quant aux autres groupes de dinosaures, les herbivores, tout indique qu’ils étaient dépourvus de plumage. De nombreux fossiles sur lesquels s’est imprimé l’épiderme de ces animaux montrent qu’ils avaient une peau nue, granuleuse, constituée d’écailles semblables à celles des lézards (voir photo ci-contre - photo Wikicommons Barnum Brown). Pas question de se représenter un tricératops doté d’une collerette duveteuse. Idem pour les diplodocus, stégosaures et autres ankylosaures à armure.

Quoique… Plusieurs découvertes récentes ont semé le doute, explique Pascal Godefroit. « Au début des années 2000, on a trouvé des sortes de piquants sur la queue des psittacosaures qui ne sont pas des théropodes », dit-il. Puis, en 2009, des chercheurs chinois ont décrit dans la revue Nature des filaments similaires trouvés chez Tianyulong, un herbivore très archaïque. Il reste qu’on est encore loin des plumes complexes des théropodes, rétorquent les sceptiques.

Mais voilà que, en 2014, Pascal Godefroit jette un nouveau pavé dans la mare. « On a trouvé un type de dinosaure primitif, en Sibérie, sur lequel on remarque des écailles, des structures simples autour du corps – qui ressemblent à des filaments – et des plumes plus élaborées autour des pattes », détaille le chercheur qui a décrit son protégé dans Science. Une surprise, puisque la bestiole de 1 m de long, baptisée Kulindadromeus zabaikalicus, est herbivore.

« Si on retrouve des plumes chez les dinosaures théropodes et certains herbivores, c’est peut-être que l’ancêtre commun de ces deux groupes avait aussi des plumes. Et que, par conséquent, tous les dinosaures pouvaient en avoir », conclut-il.
Le manque de fossiles et de données concernant les dinosaures herbivores les plus primitifs complique ce débat. « Mais c’est ce qui fait le charme de la paléontologie, s’amuse Pascal Godefroit. Il suffit d’un fossile pour réaliser que les choses n’ont rien à voir avec ce qu’on imaginait. »

Une chose est sûre : les plumes sont apparues bien avant la capacité à voler, ajoute-t-il. Elles servaient probablement à maintenir la chaleur corporelle, comme un duvet.

L’élégance avant le vol

En 2008, François Therrien est lui aussi tombé sur un os... à plumes ! Des os, en fait : ceux de deux adultes « dinosaures autruches » de 4 m, ou ornithomimidés, et d’un bébé, enfouis depuis 75 millions d’années dans les badlands de l’Alberta. Cette espèce bien connue est documentée par de nombreux fossiles ailleurs dans le monde, mais sans trace de plumes. Cette fois, l’équipe a pu distinguer des lignes sombres le long de la colonne vertébrale des adultes, qui sont clairement des plumes filamenteuses, dont on voit aussi les traces d’ancrage sur les os des ailes.

« C’était la première fois qu’on trouvait un  ornithomimidé en Amérique du Nord, et la première fois que le plumage était visible. Mais seuls les adultes avaient des ailes, pas le jeune ! On a donc émis l’hypothèse que les ailes ont évolué en premier lieu pour la parade sexuelle, et c’est seulement plus tard qu’elles ont été adaptées à d’autres fonctions », souligne François Therrien qui a publié sa trouvaille dans Science en 2012 (voir notre article ici).

« Chez les théropodes plus évolués, comme les oviraptors, on retrouve des plumes élaborées, ramifiées, avec un rachis central, au niveau des pattes avant et de la queue. Elles servaient sûrement à faire joli, pour attirer les partenaires, et peut-être à couver les œufs », confirme Pascal Godefroit.

Quant à la couleur de cette parure, elle a fait l’objet de plusieurs études, publiées depuis 2010, à la suite de la découverte de mélanosomes de dinosaures. Ces petits « sacs » cellulaires, que l’on trouve aussi chez les oiseaux modernes, produisent les pigments qui colorent les plumes. En fonction de leur forme (allongée ou arrondie, par exemple), on peut déduire le type de pigment produit… et la couleur du propriétaire.
Certes, les nuances les plus flamboyantes, comme le bleu, ne sont pas préservées, et les mélanosomes ont pu être déformés par la fossilisation. N’empêche que les dinos analysés arboraient vraisemblablement des tons roux et noirs. « Quand j’étais petit, je n’aurais jamais cru qu’il serait possible de déterminer la couleur des dinosaures ! » s’étonne encore Stephen Brusatte.

Une fenêtre sur le comportement

Si les scientifiques font parler les squelettes, ils ont aussi, au cours des dernières années, mis la main sur des trésors que l’on n’espérait plus. Car la fossilisation ne permet pas seulement de préserver les os, mais aussi, parfois, certains tissus. En 2015, l’équipe de l’Américain Tim Cleland est parvenue à récupérer des vaisseaux sanguins vieux de 80 millions d’années, après avoir « déminéralisé » le fémur d’un dinosaure à bec de canard. Quelques années plus tôt, la même équipe avait décelé des fragments de collagène (un type de protéine très abondant dans les tissus animaux) par spectrométrie de masse. Et fin 2016, la découverte du premier fragment de cerveau fossilisé, appartenant à une espèce proche de l’iguanodon, un grand dinosaure herbivore, a été confirmée !

« La paléontologie est en train d’évoluer. Il est encore question de découvrir de nouvelles espèces, mais on essaie aussi de comprendre l’écosystème et le comportement de ces animaux », analyse François Therrien.

À preuve, il s’est lui-même penché sur les capacités olfactives d’une vingtaine d’espèces de dinosaures ! « Grâce aux CT-scan médicaux, on peut étudier leur boîte crânienne aux rayons X et reconstruire virtuellement la forme et la taille des bulbes olfactifs. On a ainsi vu que les tyrannosaures et les vélociraptors avaient un sens de l’odorat extrêmement développé, leur permettant de repérer des proies à distance. Alors que les ornithomimidés, eux, avaient peu d’odorat. »

Et ce n’est pas tout. La démarche, le mode de nidification, les techniques de chasse et la température corporelle des dinos font aujourd’hui l’objet de nombreuses publications.

Sans oublier leur intimité. La découverte en 2015 de traces de grattage, gravées il y a une centaine de millions d’années dans les grés sablonneux du Colorado, révèle que les théropodes se livraient à des parades nuptiales similaires à celles de certains oiseaux. Ces rainures seraient « des démonstrations de creusement de nids destinées à impressionner les femelles », selon la publication parue dans Nature.

Une découverte qui rapproche un peu François Therrien de son grand rêve : « Tomber sur un nid de tyrannosaures, avec des fossiles de mères couvertes de plumes en train de couver ! » De quoi faire d’une pierre deux coups : comprendre le mode de reproduction de ces prédateurs légendaires – « On n’a jamais trouvé d’œuf, ce qui est surprenant », dit-il –, et savoir enfin quelle allure ils avaient.

Stephen Brusatte, lui, aimerait comprendre pourquoi les oiseaux ont survécu à l’impact de l’astéroïde qui a abruptement mis fin à ce monde florissant. « Pourquoi les petits dinosaures à plumes, très proches des oiseaux, ne s’en sont pas sortis ? » se demande-t-il.

On décèle ici une pointe de regret : celle de ne pas voir courir, dans les prairies actuelles, des troupeaux d’ornithomimidés… Et de devoir se contenter des dindons sauvages !

 
La fin d’un monde

Comment les dinosaures ont-ils disparu ? C’est la question qui hante les scientifiques depuis la découverte des premiers fossiles d’iguanodons dans les années 1820.
« L’immense majorité des paléontologues s’entendent pour dire que l’extinction s’est faite de façon soudaine, et que la cause principale est la chute d’un astéroïde survenue il y a 66 millions d’années », résume Stephen Brusatte, de l’université d’Édimbourg.

Il faut dire que l’écrasement de ce bolide large de 10 km, et dont on trouve l’impact dans le Yucatan, équivaut à l’explosion de plusieurs millions de bombes nucléaires. Il a dû déclencher d’immenses tsunamis, des séismes violents, des incendies, et mettre en suspension des tonnes d’aérosols et de poussières dans l’atmosphère, refroidissant brutalement la Terre et entravant la photosynthèse. Bilan, les trois quarts des espèces végétales et animales ont été rayées de la carte.

Mais certains doutent encore qu’il soit le seul coupable. Les dinosaures étaient-ils déjà en déclin lors du drame ? D’autres événements, comme des changements climatiques ou des éruptions volcaniques majeures, les avaient-ils fragilisés ? Nul ne le sait, mais une étude parue en janvier dans PNAS avance une autre hypothèse : les dinosaures auraient peut-être été desservis par leur lente reproduction. En observant les lignes de croissance présentes sur les dents d’embryons fossilisés de deux espèces (un protocératops et un hypacrosaurus), les chercheurs de la Florida State University ont calculé que les œufs pouvaient incuber pendant trois à six mois. Une éternité !


Article paru dans le numéro d'avril-mai 2017.
 

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