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Les grands dinosaures doivent-ils leur succès à leurs articulations ?

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Pourquoi n'y a-t-il jamais eu de mammifères terrestres de la taille d'un diplodocus ou d'un brachiosaure ? Selon une nouvelle étude, la réponse résiderait dans les articulations qui joignent les os longs de ces animaux. Les cartilages auraient conservé un pouvoir absorbant chez les grands dinosaures, dont les faces articulaires s'étaient d'ailleurs élargies. En d'autres mots : ils possédaient de meilleurs amortisseurs.

Le groupe des sauropodes compte parmi ses membres les plus grands animaux terrestres de tous les temps. Les individus considérés comme « nains » faisaient tout de même 5 à 6 m de long. © daniellemichon, Flickr, cc by 2.0

Les plus grands animaux terrestres ont vécu au temps des dinosaures, entre le Jurassique et le Crétacé. Ils appartenaient au groupe des saurischiens sauropodes, dont tous les membres étaient quadrupèdes et herbivores. Les brachiosaures ont par exemple atteint une longueur de 25 m, pour un poids qui devait osciller entre 30 et 50 t. Par comparaison, le plus grand mammifère terrestre connu de nos jours, Baluchitherium grangeri, mesurait 8 à 9 m de long pour un poids d'environ 16 t. Ce proche parent des rhinocéros est aujourd'hui éteint depuis 23 millions d'années au minimum.

Face à ces chiffres, on ne peut nier l'évidence : des cas de gigantisme sont aussi bien apparus chez les sauropodes que chez les mammifères. Cependant, comment expliquer les différences de taille et de poids observées ? Après tout, ils avaient un régime alimentaire identique, des os proportionnellement de mêmes longueurs et des mouvements locomoteurs vraisemblablement proches. Cette question taraude depuis longtemps de nombreux spécialistes, parmi lesquels figure Matthew Bonnan du Richard Stockton College of New Jersey (États-Unis).

Pour ce chercheur, des éléments de réponse pourraient être trouvés dans les membres locomoteurs, précisément au niveau des articulations. Pour le vérifier, ses collaborateurs et lui ont caractérisé la forme et la largeur des extrémités des fémurs et des humérus de différents mammifères, reptiles modernes, oiseaux (les derniers dinosaures vivants) et sauropodes de tailles variées. Leur but : déterminer comment les articulations ont évolué en relation avec la longueur des individus, donc en lien avec le gigantisme. Ils viennent de présenter leurs conclusions dans la revue Plos One : les mammifères et les sauropodes ont suivi des chemins opposés.

Représentation schématique des articulations unissant les os longs chez les mammifères (Mammal ; à gauche) et les archosaures (Archosaur ; à droite), en fonction de l’hypothétique taille de leurs propriétaires (Increasing Size). Le noir correspond à de l'os et le bleu à du cartilage (Articular Cartilage). La différence entre les deux groupes est notable. Les grands sauropodes ont de meilleurs amortisseurs. © Matthew Bonnan et al., 2013, Plos One

Des cartilages qui s’amincissent chez les mammifères

Concrètement, les surfaces articulaires sont de plus en plus étroites et arrondies chez les mammifères au fur et à mesure que leur taille augmente. À l'inverse, les extrémités des os longs ont plutôt tendance à s'élargir et à s'aplatir chez les sauropodes, les reptiles et les oiseaux de taille croissante. Les deux voies d'adaptation suivies ont donc radicalement divergé, comme c'est également le cas pour la forme et la structure des cartilages articulaires.

Pour rappel, ce matériau doit dans l'absolu rester légèrement déformable de manière à assurer une répartition harmonieuse des pressions s'exerçant sur l'articulation, notamment durant la marche. Or, le cartilage des mammifères s'est adapté au changement de forme des faces articulaires lorsqu'elles se sont arrondies, ce qui signifie qu'il s'est étiré et donc qu'il s'est aminci. Chez les sauropodes, le nombre de couches de cartilage a pour sa part augmenté proportionnellement à la taille de l'espèce considérée. Ainsi, ces dinosaures possédaient, indépendamment de leur longueur, des articulations plus souples à même de mieux supporter divers stress mécaniques.

En résumé, la taille des grands mammifères terrestres aurait été limitée par l'inadaptation de leurs articulations pour un gigantisme trop prononcé, contrairement à la situation rencontrée chez le diplodocus et ses congénères. Plusieurs spécialistes ont déjà rappelé que la présence d'articulations plus larges et mieux amorties ne peut expliquer à elle seule la taille de certains sauropodes. D'autres facteurs auraient également joué un rôle, comme le fait que ces animaux avaient de nombreux os creux et qu'ils profitaient de ressources alimentaires surabondantes du temps de leur vivant. 

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