Archéoptéryx, vole !

Ce dinosaure à plumes volait-il vraiment il y a 150 millions d'années, en planant, en battant des ailes ? On le soupçonnait, un chercheur rennais vient de contribuer à le démontrer grâce à des techniques de pointe mises en œuvre au synchrotron ESRF de Grenoble. Publication dans Nature Communications.

Le fossile d'Archéoptéryx de Munich en cours d'analyse au synchrotron ESRF de Grenoble (et dessin). ESRF/J. Růžičková
  1. Deux os révélateurs
  2. Les explications du scientifique rennais co-auteur de la découverte
  3. Le rayonnement synchrotron X au secours des paléontologues
  4. Interprétation
  5. Alors, comment Archéoptéryx volait-il exactement ?
  6. Référence

Deux os révélateurs

La collaboration scientifique internationale, qui rassemble des chercheurs européens (République tchèque, France, Suède et Allemagne), a démontré que les os des ailes de l’Archéoptéryx permettaient un vol actif (propulsion par mouvement des ailes)... mais différent du vol des oiseaux actuels.

Cette affirmation vient confirmer une hypothèse qui passionnait les paléontologues depuis des décennies : Archéoptéryx n'aurait pas été un dinosaure à plumes cloué au sol, incapable de s'envoler !
Pour le prouver, les scientifiques se sont concentrés sur la partie médiane des os (humérus et ulna) des ailes de trois fossiles d'Archéoptéryx, examinés dans le plus grand détail par microtomographie aux rayons X.

Les explications du scientifique rennais co-auteur de la découverte

Emmanuel de Margerie, chercheur CNRS, membre du laboratoire rennais EthoS (Université de Rennes 1/CNRS/Université de Caen) a contribué à la découverte. Il explique :

Dans notre laboratoire, nous étudions le comportement animal. J'y mène un projet de recherche sur le comportement de vol chez les oiseaux principalement. J'ai aussi travaillé plusieurs années, notamment durant toute ma thèse, sur la morphologie du squelette des oiseaux et sur son adaptation au vol.

Archéoptéryx étant souvent décrit comme le "chaînon manquant" entre les dinosaures et les oiseaux, la question de sa capacité à voler - il y a 150 millions d'années - s'est souvent posée. La présence de plumes sur les squelettes fossiles retrouvés fait bien sûr penser à un oiseau, mais la morphologie du squelette est assez différente.
 

Fossile d'Archéoptéryx de Munich - Ce fossile conserve partiellement le crâne (en haut à gauche), l'épaule et les ailes, les côtes, l'os pelvien et les deux pattes, l'ensemble relié par la colonne vertébrale, depuis le cou jusqu'au bout de la queue. L'empreinte de plumes est bien visible. - © ESRF/P. Goetgheluck

Le rayonnement synchrotron X au secours des paléontologues

La question du vol restait donc en suspens... Jusqu'à ce que Dennis Voeten et ses encadrants (Paul Tafforeau et Sophie Sanchez) aient l'idée de passer des fossiles d'Archéoptéryx aux rayons X, en employant une technique de pointe développée à l'ESRF, le synchrotron de Grenoble, poursuit Emmanuel de Margerie.

Cet anneau de près de 900 mètres de circonférence peut produire des rayons X 100 milliards de fois plus puissants que ceux utilisés dans les hôpitaux. Il est utilisé comme un microscope, capable de "voir" avec une très grande précision à travers des matériaux tels que le calcaire qui renferme le précieux fossile d'Archéoptéryx retrouvé en Bavière. C'est le seul moyen d'examiner en détail la structure interne des os sans endommager les fossiles.
 

l'European synchrotron radiation facility (ESRF) à Grenoble - © ESRF

Interprétation

Une fois les images de coupes transversales d'os obtenues, il fallait les interpréter, et c'est là que ces collègues m'ont contacté, il y a deux ans, pour les aider à comparer les mesures faites sur Archéoptéryx à celles faites (par moi et d'autres scientifiques) sur de nombreux squelettes d'oiseaux actuels.
Après avoir analysé ces variables avec tous les co-auteurs de l'article, ce qui ressort d'abord c'est que les tubes osseux d'Archaeopteryx ont une paroi beaucoup plus fine que celle d'oiseaux terrestres (comme le kiwi ou l'autruche) ou de dinosaures terrestres disparus (tels que l'Allosaure), affirme Emmanuel de Margerie.
 

À quoi ressemblait Archéoptéryx en vol ? - © Jana Růžičková, d'après cette étude

À vrai dire, les os d'Archéoptéryx sont tout aussi fins que ceux des oiseaux volants actuels, ce qui suggère clairement que son squelette était adapté au vol. De plus, lorsqu'on mesure la forme (plus ou moins circulaire) de ces tubes osseux, il ressort que le groupe d'oiseaux actuel auquel Archéoptéryx ressemble le plus (de ce point de vue) sont ceux qui pratiquent le vol battu pendant d'assez courtes durées (par exemple le faisan ou la perdrix). Ces mesures inédites sont indépendantes de la morphologie extérieure d'Archéoptéryx. Elles suggèrent que ce dinosaure-oiseau volait, non seulement en planant, mais en battant des ailes lorsqu'il en avait besoin, par exemple pour échapper à des prédateurs.

Alors, comment Archéoptéryx volait-il exactement ?

Il faut maintenant réconcilier ces résultats avec la morphologie particulière d'Archéoptéryx, notamment au niveau du sternum et de l'épaule, qui diffère indubitablement des oiseaux actuels.

Sans doute le mouvement de battement d'ailes d'Archéopteryx était-il sensiblement différent du mouvement que l'on peut observer de nos jours chez les oiseaux. Celui-ci a dû apparaître plus récemment dans l'histoire évolutive des oiseaux, conclut Emmanuel de Margerie.
 

Emmanuel de Margerie - © 2012 - Céline Duguey / Espace des Sciences

Référence

Wing bone geometry reveals active flight in Archaeopteryx
Dennis F.A.E. Voeten, Jorge Cubo, Emmanuel de Margerie, Martin Röper, Vincent Beyrand, Stanislav Bureš, Paul Tafforeau & Sophie Sanchez

Nature Communications, volume 9, article number: 923, (2018) | doi:10.1038/s41467-018-03296-8