Araignée fossilisée de la Formation d'Aix-en-Provence en France vue dans un échantillon à la main recouvert d'une image de microscopie fluorescente du même fossile. © Olcott et al.
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Des araignées préhistoriques surgissent près d’Aix-en-Provence !

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Près d'Aix-en-Provence, sur le site géologique de la Sainte-Victoire, se trouvent des trésors mondiaux : une quantité extraordinairement élevée de fossiles rares datant d'il y a plus de 20 millions d'années. Des chercheurs viennent d'expliquer le mécanisme derrière leur état de conservation étonnant.

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Exploité depuis 1700, le site d'Aix-en-Provence, aussi surnommé « Eggs-en-Provence », regorge de fossiles extrêmement bien conservés. Dinosaures bien sûr, mais pas que ! Des chercheurs de l'université du Kansas y ont étudié des araignées conservées dans de la pierre, qui proviennent de l’Oligocène, la troisième période de l'ère Cénozoïque, soit il y a entre 23 et 34 millions d'années. Un phénomène rare, car la fossilisation n'est pas spontanée pour ces arthropodes à huit pattes.

Le vivant ne se fossilise normalement pas

En effet, pour le vivant, le plus probable après la mort reste bien sûr la décomposition, comme l'explique une étude publiée dans la revue Communications Earth & Environment le 21 avril 2022. « C'est difficile de devenir un fossile, a déclaré Alison Olcott, première auteure de l'étude et professeure agrégée de géologie à l'université du Kansas. Vous devez mourir dans des circonstances très spécifiques, et l'un des moyens les plus simples de devenir un fossile est d'avoir des parties dures comme des os, des cornes et des dents. Ainsi, notre bilan de la vie des corps mous et de la vie terrestre, comme les araignées, est inégal - mais nous avons ces périodes de préservation exceptionnelle où toutes les circonstances étaient harmonieuses pour que la préservation se produise.»

Sous un éclairage normal, le fossile d'araignée est difficile à différencier de la matrice rocheuse environnante, mais lorsque le fossile est excité par une illumination UV, sa composition chimique le fait s'autofluorer vivement, révélant des détails supplémentaires sur sa préservation.© Olcott et al

Des microalgues comme conservateurs

Pour déterminer quelles étaient justement ces circonstances qui permettent la conservation des araignées, l'équipe a entrepris d'analyser chaque aspect des fossiles retrouvés. C'est là qu'ils ont trouvé l'élément conservateur : les diatomées, des microalgues présentes dans tous les milieux aquatiques. « Nous avons décidé de les coller sous le microscope à fluorescence pour voir ce qui s'est passé. À notre grande surprise, ils brillaient, et nous nous sommes donc beaucoup intéressés à la chimie de ces fossiles qui les faisait briller, a expliqué A.Olcott. Nous avons donc commencé à explorer la chimie et découvert que les fossiles eux-mêmes contiennent un polymère noir composé de carbone et de soufre qui, au microscope, ressemble au goudron que vous voyez sur la route. Nous avons également remarqué qu'il n'y avait que des milliers et des milliers et des milliers de microalgues tout autour des fossiles et recouvrant les fossiles eux-mêmes ».

Le processus conduisant aux fossiles retrouvés : l'araignée est tout d'abord entraînée dans un tapis de diatomées planctoniques. Elles chutent ensuite vers le fond sédimentaire. Avec le temps, ces sédiments se compriment et se conservent dans la roche. (a) Composition chimique de la chitine, matériau de l'exosquelette de l'araignée. (b) Les molécules contenant des sulfonates, qui sont courantes dans les diatomées, peuvent subir une réduction microbienne des sulfates (MSR), conduisant à la production de sulfure. (c) Molécule de chitine après sulfuration. (d) Molécule idéalisée représentant un polymère de chitine après une nouvelle altération diagénétique, qui pourrait entraîner la formation de carbone aromatisé. © Olcott et al

Les diatomées se seraient ainsi déposées sur les araignées, et leur structure externe silicieuse les aurait alors protégé des interactions avec l'oxygène environnant, empêchant donc leur décomposition. Elles auraient de plus favorisé la sulfuration, une transformation chimique qui consiste à introduire un ion sulfure dans une structure carbonée : d'où l'observation du polymère noir composé de carbone et de soufre. Particulièrement stable, ce polymère s'est ensuite conservé durant des millions d'années, intact, avant d'être retrouvé à Aix-en-Provence. « Ce qui s'est passé chimiquement ici, je pense, c'est que l'exosquelette de l'araignée est de la chitine, qui est composée de longs polymères avec des unités de carbone proches les unes des autres, et c'est un environnement parfait pour que les ponts de soufre entrent et stabilisent vraiment les choses », a détaillé A.Olcott.

Une explication pour une multitude de fossiles

Mais le procédé qu'ont révélé les chercheurs ne serait pas applicable seulement à ces fossiles du sud de la France. Bien au contraire, Alison Olcott et son équipe estiment que la présence de ces algues microscopiques pourraient expliquer un bon nombre de fossiles conservés. « La prochaine étape consiste à étendre ces techniques à d'autres gisements pour voir si la préservation est liée aux tapis de diatomées, a-t-elle déclaré. De tous les autres sites exceptionnels de préservation de fossiles dans le monde à l'ère cénozoïque, environ 80 % d'entre eux se trouvent en association avec ces microalgues ».

Cartographie mondiale des sites où les chercheurs ont signalé la présence de diatomées (losanges si oui, rond si non). La couleur différence le type d'environnement (marin, non-marin, transitionnel) © Olcott et al

Plus que ces fossiles d'araignées en particulier, ce sont tous les organismes terrestres datant de peu après l'extinction des dinosaures qui ont peut-être été conservés par cette méthode. L'équipe compte par la suite se pencher sur le lien entre l'évolution de la biodiversité et les changements climatiques« Ce mécanisme pourrait nous permettre d'explorer l'évolution des insectes et d'autres organismes terrestres post-dinosaures et surtout de comprendre le changement climatique ; car il y a actuellement une période de changement climatique rapide et ces organismes terrestres nous aident à comprendre ce qui est arrivé à la vie la dernière fois que le climat a changé. », a conclu A.Olcott.

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