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Enquête : les oiseaux descendent-ils des dinosaures ?

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Gigantesques, carnivores et plutôt bêtes, voilà à quoi ressemble un dinosaure dans l'imaginaire commun. Nous nous les imaginons plutôt stupides, voire têtes de moineau mais de là à penser que certains sont les  ancêtres directs des oiseaux ! Pourtant, les années 1990 ont confirmé que plusieurs espèces de dinosaures possédaient des plumes, enracinant les oiseaux dans le taxon des dinosaures et faisant d'eux, selon la plupart des paléontologues, les derniers dinosaures vivants.

Une reconstitution possible d'un Archaeopteryx lithographica. © GNU Free Documentation Licence

Il est aujourd'hui admis que les oiseaux descendent d'un groupe de dinosaures - les théropodes - et même qu'ils sont des dinosaures. Cela peut surprendre mais n'est-ce pas aussi logique que de considérer dauphins et baleines comme des mammifères typiques ? La découverte vers la fin des années 1990 de plusieurs exemplaires de dinosaures possédant des plumes a confirmé cette filiation. On la soupçonnait d'ailleurs depuis le XIXe siècle après la découverte dans le calcaire des carrières de Solnhofen de l'archéoptéryx et de Compsognathus longipes.

Compsognathus corallestris de Petit Plan de Canjuers, France (moulage). © Pierre Thomas

Qui sont les ancêtres des oiseaux ? 

Epidexipteryx hui est un petit dinosaure à plumes découvert en Mongolie intérieure dans des sédiments datés de -168 à -152 millions d'années, ce qui le rend légèrement plus ancien que l'archéoptéryx. Son squelette montre qu'il ne peut pas être l'ancêtre direct des oiseaux mais il est incontestablement l'un des dinosaures qui leur est le plus proche d'un point de vue phylogénétique. Il semble apparenté aux scansorioptérygidés et possède plusieurs caractéristiques que l'on retrouve chez les théropodes, des dinosaures bipèdes carnivores dont l'étymologie du nom signifie « pieds de bête sauvage », qui font partie des dinosaures saurischiens.

Epidexipteryx hui et sa queue formée de quatre longues plumes. © Nature

Un plumage uniquement pour faire le beau

Si la filiation entre dinosaures et oiseaux est maintenant admise, on est loin de comprendre comment et pourquoi les plumes sont apparues, sans parler de l'invention du vol. La découverte d'un fossile d'Epidexipteryx hui est intéressante car les empreintes des plumes qu'il possédait révèlent que, d'une part, elles n'étaient pas adaptées au vol et, d'autre part, qu'elles formaient quatre longs rubans en forme de queue. Il semblerait donc qu'il s'agissait surtout d'ornements.

Une possible reconstruction de l'apparence d'Epidexipteryx hui. © Qui Ji & Xing Lida

Comme il s'agit d'un animal vivant avant l'archéoptéryx, on peut penser que bon nombre de dinosaures possédaient déjà des plumes bien avant de s'en servir pour voler. 

« Dinosaure-frite » 

Depuis la fin des années 1990 il est légitime d'inscrire sur un menu le plat « Dinosaure-frites » plutôt que « Poulet-frites ». En effet, la découverte en Chine de fossiles de petits dinosaures démontrait ce dont certains se doutaient depuis la fin du XIXe siècle, les dinosaures n'avaient pas tous disparu à la fin du Crétacé et les oiseaux étaient la dernière branche existante de ce groupe d'animaux mythiques.

Reconstitution possible d'un archéoptéryx. © Courtesy of Jon Hugues

Découverts peu après la publication de la théorie de l'évolution de Darwin dans les couches de calcaire lithographique de la région autour de la ville de Solnhofen en Bavière, les restes d'un archéoptéryx furent rapidement interprétés par Thomas Huxley comme une forme de transition entre les reptiles et les oiseaux. Les dix spécimens actuellement connus montrent tous un mélange de caractéristiques propres aux reptiles dinosauriens et d'autres les rapprochant des oiseaux, en plein accord avec cette thèse.

Toutefois, les idées de Huxley furent violements combattues à l'époque et il a fallu attendre les travaux de John Ostrom, et surtout que les paléontologues prennent plus au sérieux la possibilité que les dinosaures aient pu être des animaux à sang chaud, pour que la filiation oiseau-dinosaure soit à nouveau évoquée sans que les chercheurs ne lèvent les yeux au ciel.

Une plaque de calcaire lithographique montrant un fossile d'archéoptéryx. © Mick Ellison & AMNH

L'une des raisons de l'hostilité des paléontologues était justement que le vol battu nécessitant un métabolisme très énergétique, l'apparition des oiseaux ne devait pouvoir être possible que dans un groupe d'animaux à sang chaud. Ce qui n'était pas compatible avec l'image qui prévalait des dinosaures, des animaux à sang froid et peu actifs.

La découverte en Chine des « dinoiseaux » (dino-birds en anglais) à partir des années 1995 allait battre en brèche les arguments des opposants à la thèse de Huxley et aujourd'hui des fossiles d'animaux comme Caudipteryx sont bien connus. Reste que le problème du métabolisme d'animaux comme archéoptéryx demeurait.

Comment résoudre le problème en l’absence de spécimens vivants ?

Il se trouve que selon le métabolisme d'un animal, sa croissance et la structure de ses os ne sont pas les mêmes. C'est pourquoi le paléontologue Gregory M. Erickson et ses collègues ont décidé d'examiner les os d'archéoptéryx d'un peu plus près. Les résultats des études ont été surprenants et viennent d'être publiés récemment dans la célèbre revue PlosOne.

Dans le cas d'un animal à sang chaud, les os sont fortement vascularisés et montrent d'autres caractéristiques d'une croissance rapide. Dans le cas d'un animal à sang froid on observe au contraire une faible vascularisation et des os denses. C'est précisément une structure proche de ce dernier cas qui a été découverte par les chercheurs.

Sous le regard du microscope, une coupe d'un os d'archéoptéryx montre une faible vascularisation, une structure plus proche d'une reptile dinosaurien que d'un oiseau moderne. © Gregory M. Erickson

En comparant les caractéristiques des os des fossiles juvéniles d'archéoptéryx connus avec celles de dinosaures proches, ressemblant aux fameux vélociraptors de Jurrasic Park, et à celles des premiers oiseaux comme Jeholornis prima et Sapeornis chaochengensi, les paléontologues trouvèrent là aussi les mêmes résultats. Il leur a alors été possible de déduire la vitesse de croissance d'un archéoptéryx juvénile à partir de la longueur de son fémur. Ces animaux atteignaient la taille adulte, celle d'un corbeau, en 970 jours environ. C'est trois fois plus lent qu'un oiseau moderne mais quatre fois plus rapide qu'un reptile et ce délai est comparable à ce que l'on imagine pour les dinosaures.

Les conclusions de l'étude sont multiples. D'abord l'archéoptéryx était plus proche des dinosaures primitifs qu'on ne le pensait. Ensuite, il n'était probablement pas nécessaire d'avoir un métabolisme d'oiseau pour effectuer un vol battu ; celui d'un dinosaure était suffisant. Enfin, le passage à un métabolisme d'oiseau a dû s'effectuer des millions d'années après l'époque à laquelle vivait l'archéoptéryx, il y a environ 150 millions d'années.

Conclusion 

La diversité des dinosaures à plumes commence donc à apparaître et elle n'est pas sans rappeler celle des oiseaux eux-mêmes. Lentement mais sûrement, les étapes et les circonstances de la transition entre dinosaures et oiseaux sont en train d'être découvertes par les paléontologues. Gageons que le plus surprenant est encore à venir...