Les crânes des dinosaures, véritables boîtes noires paléontologiques

La paléontologie est en train de vivre un âge d'or : ces dernières années, les scientifiques ont accumulé toutes sortes de données sur l'apparence et le mode de vie des dinosaures, allant des reconstructions de fossiles éblouissantes aux empreintes remarquablement conservées en passant par les traces de morsures laissées sur des ossements. Une équipe de paléontologues vient de démontrer que certaines des informations les plus captivantes sur le comportement de ces animaux disparus seraient en fait dissimulées dans leur boîte crânienne.

Deux études publiées dans la revue Science présentent une technique utilisant l'imagerie par rayons X pour analyser les oreilles internes et les orbites oculaires des dinosaures et d'autres reptiles préhistoriques. Ces images permettent aux paléontologues d'en apprendre plus sur certains aspects de la vie des dinosaures qui auraient autrement été effacés par le temps.

« La forme de l'oreille interne a toujours été liée au mode de vie et au comportement d'un animal, » déclare Julia Schwab, paléontologue à l'université d'Édimbourg non impliquée dans ces nouvelles études. Chez l'Homme, par exemple, l'oreille interne permet d'entendre des sons dans une certaine gamme de fréquences, de la feuille tombant sur le trottoir au coup de tonnerre, et la forme de l'oreille interne est liée à l'équilibre de notre espèce bipède.

Les crânes de dinosaures ont évolué, s'épaississant pour protéger le cerveau et d'autres structures associées, comme les canaux tubulaires de l'oreille interne, ce qui a contribué à garder intactes ces précieuses sources de renseignement pendant des dizaines de millions d'années. Cependant, cette barrière osseuse rend difficile l'analyse des structures qu'elle renferme. C'est pourquoi dans l'une de ces études, le doctorant de l'université Yale Michael Hanson, et son conseiller académique, Bhart-Anjan Bhullar, ont créé un ensemble de radiographies de 124 archosaures, un groupe qui comprend les dinosaures, d'autres anciens reptiles, les crocodiliens et les oiseaux modernes, allant d'il y a 252 millions d'années à aujourd'hui.

Leurs résultats ont apporté aux paléontologues encore plus de détails qu'ils ne l'espéraient. En analysant les structures des oreilles internes et des yeux de ces animaux, les chercheurs ont pu recueillir de nouvelles informations sur ce que les dinosaures pouvaient voir et le type de mouvement associé à leur oreille interne. Cela nous offre une autre piste pour suivre l'évolution du vol chez les dinosaures et, par extension, leurs descendants modernes : les oiseaux.

En outre, les résultats des deux études apportent des indices exceptionnellement rares sur ce à quoi aurait pu ressembler le son émis par les dinosaures. La vocalisation des dinosaures est éminemment difficile à reconstituer. Leurs organes de vocalisation se sont dégradés rapidement après leur mort et relativement peu d'espèces disposaient de structures osseuses liées au son. Toutefois, l'anatomie de l'oreille interne d'un dinosaure offre certains renseignements sur ce que pouvaient entendre ces animaux et, par conséquent, sur les sons qu'ils auraient pu produire.

« Honnêtement, je n'avais jamais imaginé que l'on pourrait se faire une idée des sons produits par les dinosaures, » reconnaît Bhullar.

TAILLÉ POUR LE VOL 

Pour leur étude, Bhullar et son équipe ont examiné les scanners d'une grande variété d'espèces, notamment des théropodes comme le vélociraptor et un animal aux membres antérieurs courts appelé Shuvuuia ; des reptiles non-dinosaures comme les ptérosaures ; des oiseaux à dents disparus, comme Hesperornis ; ainsi que des oiseaux et crocodiles modernes à titre de comparaison.

Lorsque les paléontologues ont analysé les images par rayons X de dinosaures aux griffes en faucille appelés troodontidés ayant peuplé la Terre il y a 145 à 66 millions d'années pendant le Crétacé, ils ont découvert que ces dinosaures avaient des oreilles internes similaires aux premiers oiseaux volants de la période antérieure du Jurassique, dont le point de départ remonte à 201 millions d'années. Étant donné que la plupart des troodontidés connus étaient des dinosaures terrestres inaptes au vol, cette découverte était déjà en soi une surprise.

Cependant, les similarités de l'oreille interne révèlent un trait évolutionnaire nécessaire aux créatures capables de voler, ce qui soulève de nouvelles questions sur l'évolution du vol.

D'après l'hypothèse émise par Bhullar, les troodontidés, un animal de la taille d'une dinde, auraient hérité de leurs oreilles adaptées au vol d'un ancêtre commun plus ancien avec les oiseaux, peut-être un dinosaure volant, similaire aux espèces à plumes comme Anchiornis, qui aurait vécu il y a 165 millions d'années. En outre, une oreille interne adaptée aux mouvements complexes du vol, qui permet aux animaux de garder l'équilibre dans les airs, aurait pu avoir d'autres fonctions au sol.

« Je pense effectivement que même les dinosaures inaptes au vol qui avaient des liens étroits avec les oiseaux se déplaçaient de manière complexe, » indique Bhullar, par exemple en grimpant aux arbres ou en remontant les pentes. Chez les dinosaures proches des oiseaux, ces comportements ont pu aider l'oreille interne à se développer de façon à permettre le vol, une activité qui nécessite des mouvements complexes et un certain contrôle des membres.

PRÉDATEURS NOCTURNES

Cela dit, tous les dinosaures semblables aux oiseaux ne se déplaçaient pas comme leurs cousins aviaires. Comme le montre l'étude, il est probable que les mouvements et le mode de chasse de certains d'entre eux allaient à l'encontre des attentes de la paléontologie.

Par exemple, le dinosaure Shuvuuia, lui aussi de la taille d'une dinde, était un mystère de longue date pour les paléontologues. Connu pour ses membres antérieurs courts dotés d'une unique griffe et sa mâchoire dépourvue ou quasi dépourvue de dents, ce genre appartient à un groupe de théropodes bipèdes, les Alvarezsauroidea. Bhullar et ses collègues ont été surpris de découvrir que Shuvuuia avait une oreille interne similaire à celle des animaux à quatre pattes avec une locomotion relativement simple.

La seconde étude parue dans Science pourrait nous en apprendre plus sur l'étrange oreille interne de Shuvuuia. Cette étude s'est intéressée à la fois aux oreilles internes et aux yeux des dinosaures afin de recueillir des informations sur le comportement de ces animaux disparus.

« Les deux études sont complémentaires, » indique Lars Schmitz, auteur de la seconde étude et biologiste au musée d'histoire naturelle du comté de Los Angeles ; et ensemble, elles suggèrent que Shuvuuia était bel et bien un étrange dinosaure.

Les oreilles internes de Shuvuuia avaient de longs canaux qui élargissaient le spectre de son audition. Schmitz et ses collègues supposent donc que ce dinosaure avait une excellente ouïe, comparable aux capacités auditives des chouettes effraies modernes. Une ouïe aussi précise associée aux grands yeux de Shuvuuia suggère que ce dinosaure était actif la nuit.

Le doute subsiste quant aux animaux ciblés par Shuvuuia, peut-être de petits mammifères ou des insectes sociaux comme les fourmis. Cependant, selon Schmitz, il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un dinosaure aurait pu évoluer pour chasser pendant les heures les plus sombres. « Taille, mode d'alimentation, climat, concurrence des autres espèces, » tous les facteurs entrent en jeu, déclare-t-il.

LE CHANT DES DINOSAURES

Les nouvelles études ont également mené à une meilleure compréhension de la façon dont ces animaux communiquaient entre eux. Les chercheurs ont découvert que des ancêtres et les premiers cousins des dinosaures avaient développé une plus longue région de l'oreille interne appelée la cochlée, associée à l'audition de sons à haute fréquence.

Aux yeux des paléontologues, la raison la plus probable à cette adaptation est qu'elle permettait aux animaux adultes d'entendre les cris et les gazouillis de leurs petits, un peu comme une attention parentale poussée à l'extrême des alligators et crocodiles modernes. Ainsi, les oiseaux que l'on entend aujourd'hui chanter pourraient tenir leur aptitude vocale de produire des sons de minuscules reptiles à écailles sortis de l'œuf il y a 200 millions d'années.

« Nous suggérons que l'actuel chant des oiseaux, serait en fait la rétention chez l'adulte des gazouillis aigus des juvéniles, » explique Bhullar.

Cette mine d'informations sur le comportement des dinosaures, découverte en analysant des crânes fossilisés, représente à elle seule les rapides progrès de la technologie utilisée pour étudier le passé préhistorique de notre planète.

« Je pense que la disponibilité de l'imagerie et des techniques de rendu 3D modernes sont un facteur majeur, » déclare Schmitz, en ajoutant que les découvertes sur les systèmes sensoriels chez les animaux modernes peuvent également aider les paléontologues à mieux examiner et comprendre l'anatomie et le comportement d'espèces éteintes depuis fort longtemps. C'est pourquoi, de la même façon que les animaux vivants contribuent à enrichir nos connaissances sur les dinosaures, les dinosaures changent notre façon de percevoir les créatures qui nous entourent. 

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.