Le mot « dinosaure » a été formé à partir du grec ancien δεινός / deinόs (« terriblement grand ») et σαùρος / saûros (« lézard »). C’est dire que, dès la découverte des premiers fossiles de ces animaux, les scientifiques avaient avant tout suspecté une relation entre eux et les reptiles. D’ailleurs, ces bêtes énigmatiques pour l’époque étaient également appelés « grands sauriens », saurien désignant un reptile comme le lézard ou le caméléon. Il faut dire que les squelettes immenses, parfois reconstitués avec difficulté, « donnaient l’impression » de rappeler quelque part la classe des reptiliens. On ne possédait alors pas d’éléments décrivant l’aspect extérieur des dinosaures, s’ils portaient des écailles ou des plumes, quels étaient leurs comportements réels, etc. Aujourd’hui, notamment avec les extraordinaires fossiles récemment mis au jour en Chine, on en sait un peu plus et le problème de l’origine des grands sauriens semble plus complexe que prévu…

Les différentes lignées de dinosaures

   Peu après leur apparition il y a 225 millions d’années, les

dinosaures se séparent en deux branches : les saurischiens et les ornithischiens. La différence entre ces deux groupes est d’ordre anatomique : les premiers, les saurischiens (herbivores ou carnassiers), ont un bassin de lézard (pubis orienté vers l’avant) tandis que les ornithischiens (herbivores) ont un bassin comme celui des oiseaux (pubis vers l’arrière) d’où leur autre nom d’avipelviens. Les saurischiens se divisent à leur tour en deux familles différentes, les sauropodes (herbivores)

et les théropodes (carnassiers). Or - et c’est ici que se situe un paradoxe - on est pratiquement certain aujourd’hui que les oiseaux, seuls descendants des dinosaures, se sont formés à

partir des théropodes (les dinosaures qui avaient primitivement un pubis de lézard) : nous aurons l’occasion d’y revenir.

Première piste : l’archéoptéryx, oiseau archaïque ?

   Le premier fossile d’archéoptéryx a été découvert en 1876 en Allemagne (plus précisément sur le site de Blumenberg près de Eichstätt). D’emblée, il pose un problème aux scientifiques puisqu’ils s’interrogent : a-t-on affaire à un oiseau très archaïque ou encore à un dinosaure volant à plumes ? Quelques « spécimens » supplémentaires plus tard, il semble bien que nous soyons face à un animal de transition entre dinosaures et oiseaux. Ayant vécu à la fin du Jurassique, il y a environ 150 millions d’années, archéoptéryx était semble-t-il capable de voler mais s‘agissait-il d’un simple vol plané (en s’élançant par exemple d’un arbre ou d’une hauteur) ? Des études récentes (2017) semblent prouver qu’il était capable de battre des ailes

pour voler, probablement pas à la manière des oiseaux actuels mais plutôt comme les nageurs de brasse-papillon. Son anatomie lui interdisait également de décoller comme les oiseaux modernes mais, après tout, de nos jours, c’est aussi le cas de l’albatros qui arrive pourtant bien à quitter le sol après une course parfois approximative…

   Archéoptéryx était couvert de plumes dont on a récemment démontré qu’elles étaient noires. Il possédait nombre de caractères le rapprochant des dinosaures théropodes comme, entre autres, des ailes pourvues de trois doigts griffus, un museau « très dinosaurien », une mâchoire avec des alvéoles renfermant des dents pointues, loin évidemment des becs cornus des oiseaux actuels.

   La paléontologie chinoise, en plein essor grâce à des sites de fossiles à la conservation remarquable, a récemment apporté une réponse avec la découverte de nouveaux spécimens d’archéoptéryx et apparentés (anchiornis). Les scientifiques purent ainsi mettre en évidence chez ces individus le museau assez plat et des régions postérieures aux orbites assez étendues : absents chez les oiseaux, ces caractères morphologiques sont ceux que l’on connait chez les vélociraptors et autres microraptors et, de ce fait, notre archéoptéryx retrouve, 150 ans après sa découverte, son statut vraisemblable, non pas d’oiseau mais de dinosaure volant.

Les ancêtres des oiseaux : les maniraptoriens

   Il y a quelques années, en cherchant à « systématiser » l’origine des oiseaux, les scientifiques se sont particulièrement intéressés à un groupe (clade) bien particulier de dinosaures

théropodes nommés maniraptoras (« mains préhensiles ») qui vivaient au Jurassique et au Crétacé (et qui incluait les vélociraptors). Pourquoi ? parce que ces dinosaures présentent des caractéristiques très particulières qui, comme on va le voir, les rapprochent de ce que deviendront les oiseaux.

          * les maniraptoriens ont de longs bras et mains, des plumes, une queue raide et un pubis allongé pointant vers l’arrière (caractéristique des oiseaux)

          * leur système respiratoire est porteur de propriétés typiquement aviaires. Pour comprendre, revenons un instant sur la manière de respirer des oiseaux. Ceux-ci ne respirent pas comme les mammifères : l’air entre de façon continue dans leurs poumons dont la structure est capillaire et non alvéolaire. Pas d’alvéoles, certes, mais des sacs aériens dont certains s’infiltrent dans les os (qui sont creux ce qui allège considérablement le vol). Au repos (et durant le sommeil), les poumons varient en amplitude mais sont bloqués durant le vol. Cette synergie poumons-sacs aériens autorise les énormes besoins en énergie demandés par le vol. De plus, le système permet également une température corporelle constante, plus élevée que chez les mammifères. Eh bien, les maniraptoriens sont les seuls dinosaures possédant un système respiratoire voisin (bréchet et sternum étant remplacés par des côtes supplémentaires dans leur abdomen).

          * les plumes : les rémiges (grandes plumes des ailes des oiseaux aussi appelés pennes) ont été identifiés chez certains maniraptoriens (dont les vélociraptors, n’en déplaise à « Jurassic Park »). Or, la plupart de ces dinosaures ne volaient pas ce qui laisse supposer une fonction différente pour les plumes : camouflage probablement, sélection sexuelle, peut-

être, comme on l’a déjà noté dans ce blog pour bien des oiseaux ou, plus simplement encore, protection contre la perte de chaleur ce qui laisserait alors supposer qu’ils étaient homéothermes, qu’ils avaient le sang chaud. Du coup, la réutilisation ultérieure des plumes pour une autre fonction (le vol) est ici une exaptation, c’est-à-dire, selon Stephen J. Gould, une adaptation sélective différente de la fonction initialement prévue.

   Les arguments en faveur de la transformation d’un sous-groupe de théropodes, les maniraptoriens, en oiseaux semblent donc assez solides.

Des dinosaures…

   Le règne des dinosaures a pris fin, au crétacé, il y a 66 millions d’années lorsqu’un astéroïde gigantesque vint frapper la presqu’île du Yucatan, au Mexique, et supprima la presque totalité de la vie de notre planète : ces animaux auront donc exercé leur supériorité sur le reste du vivant durant plus de cent-soixante millions d’années. 160 millions d’années  ! Voilà un chiffre qui n’est pas facile à visualiser lorsqu’on a déjà du mal à comprendre ce que représente sur Terre la présence de l’homme moderne, un peu plus de 5000 ans. On peut dire autrement : l’homme moderne a vécu 0,003% de la durée de la présence des dinosaures sur Terre… Ce rappel des durées immenses qui nous séparent du crétacé n’est pas anodin : il permet de concevoir comment, peu à peu, sous la pression de la sélection naturelle, d’avantages sélectifs en avantages sélectifs, certains dinosaures ont pu se perpétuer en changeant totalement de forme pour devenir le groupe abondant et diversifié des oiseaux.

…aux  oiseaux (petit rappel)

   Les oiseaux forment la classe des Aves. Ce sont des animaux

vertébrés, à quatre membres dont deux sont des ailes ce qui permet (pour l’immense majorité d’entre eux) le vol. En 66 millions d’années (depuis la météorite de la fin du crétacé), ils ont eu le temps d’apparaître, de s’adapter et de se diversifier puisqu’on compte près de 10 500 espèces d’oiseaux recensées (en 2016).

   Ils possèdent en commun, à différents degrés variés, des plumes ou des écailles cornées (ou les deux), une mâchoire dépourvue de dents (contrairement à l’archéoptéryx) mais enveloppée d’une gaine cornée formant un bec, une queue courte et, surtout, des membres antérieurs transformés en ailes (le

plus souvent fonctionnelles mais pas toujours) ainsi que des pattes arrières qui sont seules à permettre la progression au sol ou dans l’eau. Ils sont par ailleurs homéothermes. Enfin,

caractère à ne pas oublier, ils sont tous ovipares ce qui veut dire qu’ils pondent des œufs entourés d’une fine coquille que les parents devront couver un certain temps pour assurer le développement de leur progéniture.

Une transformation aviaire sur une très longue durée

   Longtemps on a cru que, dans le règne animal, les oiseaux étaient une sorte d’intermédiaire entre les reptiles et les mammifères.. On sait aujourd’hui qu’il ne s’agissait que d’une hypothèse qui arrangeait notre ignorance. La phylogénétique moléculaire nous apprend que le groupe actuel le plus proche de celui des oiseaux est le groupe des crocodiliens.

   La paléontologie laisse supposer, avec, on l’a dit, des arguments plutôt convaincants, que ce sont en fait des dinosaures théropodes qui ont donné naissance aux oiseaux, et plus particulièrement le groupe des maniraptoriens (voir plus haut dans le texte).

   Une discipline spécialisée de la biologie évolutive appelée néontologie a étudié l’anatomie comparée des oiseaux pour en déterminer l’évolution récente et ses conclusions vont dans le même sens. De son côté, la cladistique (qui est, rappelons-le, la reconstruction des relations de parentés entre les êtres vivants au moyen de « cellules » appelées clades dans lesquels les individus retenus sont plus apparentés entre eux qu’avec n’importe quel autre groupe) a également conclu que les oiseaux sont bien issus des dinosaures théropodes.

   La transformation dinosaures-oiseaux s’est faite au cours des millions d’années qui nous séparent du crétacé et, comme pour les humains, il n’y a pas de chaînon manquant (voir l’article : le mythe du chaînon manquant). Cela veut dire que, progressivement, avec parfois des retours en arrière et des

périodes de stase, de plus en plus de caractéristiques aviaires sont apparues chez des dinosaures de moins en moins « sauriens ». Une fois l’essentiel réuni, lorsque les propriétés anatomiques principales des oiseaux furent suffisamment présentes, ce fut une explosion évolutionnaire et la diversification que nous connaissons. Comme pour les humains donc, il n’y a pas un « ancêtre » commun à tous ces oiseaux mais des espèces et des individus porteurs progressivement de plus en plus de caractéristiques aviaires. Cette « aviarisation » de certains dinosaures théropodes a commencé bien avant la catastrophe du crétacé et a permis à cette branche très particulière de résister à la grande extinction qui emporta tous leurs cousins. Ce que l’on ne sait pas, en revanche, c’est la raison de cette survie lors de la catastrophe : simple bonne fortune donc hasard ou déjà adaptation à des circonstances nouvelles ? On pourrait se poser la même question pour d’autres survivants (je pense par exemple aux crocodiliens).

   Les grands sauriens ont, durant des millions d’années semble-t-il, bridé l’expansion des mammifères et il aura fallu attendre la disparition des plus agressifs et volumineux d’entre eux pour que cette libération se produise. Dans le même temps, on peut également avancer que d’autres dinosaures - les oiseaux - n’ont pas empêché la diffusion radiative des mammifères tout en réussissant leur occupation d’un écosystème très important. On peut en retenir que la nature est toujours une notion d’équilibre ce que certains humains, de nos jours, semblent oublier… à leurs risques et périls.

Brève 1 : les plumes avant le vol !

   Depuis la découverte de dinosaures à plumes en Chine, il est établi que les oiseaux sont issus des dinosaures théropodes. Les nombreux fossiles de ces animaux révèlent que les plumes sont apparues d’abord sous forme de duvets colorés, utiles pour préserver la chaleur du corps et s’attirer l’intérêt des femelles. La capacité de voler n’est venue qu’après, au terme d’une lente et profonde modification de la morphologie des dinosaures aviens.

   Zhenyuanlong est un dinosaure à plumes découvert à Jinzhou, en Chine. C’est l’un des nombreux fossiles découverts récemment qui montrent que les dinosaures théropodes ont longuement évolué avant même l’apparition de la capacité à voler.

   Rendre le vol possible, séduire une femelle ou intimider un rival, retenir la chaleur corporelle, protéger les œufs pendant la couvaison… Les plumes ont tant d’usages qu’il a été difficile de comprendre quelle fut leur première fonction.

  La transition entre dinosaures et oiseaux a couru sur des dizaines de millions d’années d’évolution. Elle a été si progressive qu’il n’existe pas de distinction claire entre « oiseaux » et « non-oiseaux ».

(Pour la Science, Hors-Série n°119, mai-juin 2023)

Sources

1. wikipedia.org

2. jurassic-world.com

3. futura-sciences.com

4. lefigaro.fr

5. chine.in (Chine Informations)

6. dinosauria.com

Images

1. archéoptéryx (dkfindout.com) 

2. sauropode (sources : petitcarnetpaleo.blogspot.com)

3. théropode (sources : gallimard-jeunesse.fr)

4. archéoptéryx, spécimen dit de Berlin (sources : commons-wikimedia.com)

5. maniraptorien (microraptor) (sources : slideplayer.fr)

6. velociraptor (sources : famouscutouts.com)

7.gros bec de Guyane (sources : lejournal.cnrs.fr)

8. serin d'Europe (sources : jmrabby.oiseaux.net)

9. aigle royal (sources : champagne-ardenne.lpo.fr)

Mots-clés : saurischiens et ornithischiens - archéoptéryx - anchiornis - vélociraptors - exaptation - phylogénétique moléculaire - cladistique

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mise à jour : 11 mars 2024