Les Dinosaures avaient-ils tous des plumes?

Avant-propos: Je remercie Nicobola qui m’a inspiré le sujet du présent article grâce à un commentaire qu’il avait laissé sur mon blog, merci également à Taupo pour son article sur le développement et l’évolution des plumes, article que je cite donc dans mon présent message. Je recommande également cet article de Brian Switek soulevant la même hypothèse que celle développer dans le présent message, hypothèse que je développe cependant davantage en ne m’arrêtant pas aux seuls dinosauriens. Mais bon vous en serez plus en lisant le présent article si toutefois vous avez envie de le lire cela va sans dire.

Reconstitution de Sciurumimus albersdoerferi [1] dinosaure théropode aux téguments filamenteux dont nous reparlerons plus bas dans le présent article.

Drôle de question que celle du titre de mon présent article, cependant rassurez-vous il n’est pas question d’affirmer que les grands Brachiosaures disposaient de plumes à l’instar de nos perroquets actuels, ni même que le redoutable Tyrannosaurus rex (pourtant pas si éloigné de nos oiseaux) possédaient sur ces ridicules membres antérieurs des régimes de plumes similaires à ceux ornant les ailes de nos Milans Royaux.

Mais alors de quoi parle-t-on me direz-vous? En fait à l’exception de pas mal de Maniraptoriens possédant des plumes complexes similaires à celles des oiseaux actuels, pour les autres dinosaures nous parlons de «filament de plumes» ou mieux dit de téguments filamenteux homologues aux plumes de nos oiseaux actuels. Pour bien comprendre ce dernier point je ne peux que vous recommander l’excellent article de Taupo sur le développement et l’évolution des plumes!

Schéma représentant les différents stages de l’évolution des plumes tels que nous le suggère les études sur le développement des plumes actuels. Encore une fois je recommande vivement la lecture de l’article de Taupo si vous voulez vous faire une idée concise de l’évolution des plumes. Notons aussi que lorsque nous parlons de Téguments filamenteux nous parlons généralement de plumes correspondant au stade I et II (stage I et II) sur le présent schéma.

Maintenant rappelons-nous l’existence de fossiles de dinosaures présentant pareils filaments de plumes correspondant au stade I ou au stade II ci-dessus, à savoir par exemple Sinosauropteryx prima [1] ou Dilong Paradoxus [2].

Gros plan sur les téguments filamenteux de Sinosauropteryx prima en haut et Dilong Paradoxus en bas

Sympa n’est-il pas? Oui sympa cependant ces deux dinosaures théropodes appartiennent tous deux à la famille des Cœlurosauriens et sans être eux-mêmes des Maniraptoriens ils n’en sont pas moins très proches phylogénétiquement de ces derniers. Or rappelons-nous que les Maniraptoriens sont pour beaucoup porteurs de plumes complexes similaires à celles des oiseaux actuels. Aussi nous pourrions penser que les filaments des plumes (stade I et stade II) sont apparus pour la première fois chez les Cœlurosauriens avant de se complexifier au sein de la lignée des Maniraptoriens pour devenir les plumes véritables ornant aujourd’hui nos oiseaux. Cependant dans les années 2000 des découvertes pour le moins surprenantes allaient suggérer une autre théorie pour l’apparition des filaments plumes. En effet des téguments filamenteux furent observés sur les fossiles de deux dinosaures Ornithischiens nommé Psittacosaurus [3] et Tianyulong [4]!

Gros plan sur les téguments filamenteux de Tianyulong en haut et de Psittacosaurus en bas

Les choses semblaient donc se compliquer car alors nous observons des téguments filamenteux chez des dinosaures pourtant phylogénétiquement très éloignés des oiseaux (voir schéma ci-dessous)! Dès lors deux hypothèses concurrentes peuvent s’affronter soit des téguments filamenteux sont apparus indépendamment une fois au sein de lignée des Ornithischiens et une autre fois au sein de la lignée des Théropodes, soit ces structures sont homologues c’est-à-dire que l’ancêtre commun des Ornithischiens et des Théropodes, voir même l’ancêtre commun de tous les dinosaures possédaient déjà pareils filaments de plumes!

Arbre phylogénétique simplifié des Archosaures tiré d’un article du «National Geographic» Intitulé «Histoire de plumes: quand les poules avaient des dents» [6]. Notons que le clade des Carnosaures ici représenté par Concavenator aurait mieux fait d’être nommé Allosauridés. Mais donc si vous cliquez sur l’image pour l’agrandir vous noterez la description des légendes en bas à-gauche établissent quels types de téguments ont été retrouvés sur les différents archosauriens représentés ici. Vous noterez que les Ptérosaures possédaient eux aussi des téguments filamenteux et qu'il est suggérer ici que ceux-ci seraient homologues aux plumes des oiseaux, chose qui sera discuter plus bas dans le présent article.

Mais comment trancher entre ces deux hypothèses? Un des problèmes de l’hypothèse selon laquelle l’ancêtre commun des dinosaures possédaient déjà des téguments homologues aux plumes étant que du côté du clade des Saurischien (Théropodes et Sauropodes voir schéma ci-dessus) pareils téguments n’ont été retrouvé que chez les Cœlurosauriens et non pas au sein de clades plus basaux par-apport à la lignée avienne. Certes certains ont soulevé que l’Allosauridé Concavenator corcovatus (représenté dans l’arbre phylogénétique ci-dessus) possédait peut-être déjà des plumes comme semblent l’indiquer les protubérances osseuses de ses avant-bras que certains interprètent comme étant des attaches de plumes. Cependant comme l’a rappelé le zoologue Darren Naish rien n’est moins sûr! Aussi jusqu’il y a peu chez les Théropodes l’existence de filaments de plumes n’a pu être avéré que chez les Cœlurosauriens.

Mais récemment la description d’un nouveau dinosaure théropode a changé la donne, le nom donné à ce nouveau venu est Sciurumimus albersdoerferi. [1] Et le plus remarquable est sans aucun doute son magnifique état de conservation comme nous pouvons l’observer via la simple photo du fossile en question.

Sciurumimus albersdoerferi, sans être très visibles sur cette image les filaments ont été retrouvé au niveau de la queue ainsi que sur le dos au niveau de la région scapulaire c'est-à-dire des épaules.

Mais quelles sont les particularités de Sciurumimus albersdoerferi? Eh bien le premier point intéressant est qu’il s’agit en réalité du fossile d’un Juvénile, le deuxième point est que l’analyse cladistique effectué sur ce fossile le classe parmi les Megalosauroidea, c’est-à-dire un clade de dinosaure théropode non-Cœlurosaurien et enfin le troisième point étant, comme certains d’entre vous le devine déjà, que des téguments filamenteux sont associé au fossile en question. [1]

Donc nous voilà avec un non-Cœlurosaurien à plumes c’est bien mais bon ok nous n’avons pas encore retrouvé à ma connaissance, de pareils filaments de plumes chez les dinosaures sauropodes, de plus l’idéal serait de retrouver pareils filaments au sein de clade de dinosaures basaux tels que Herrerasaurus pour appuyer de manière ferme cette hypothèse. Cependant le fait que des Théropodes non-Cœlurosauriens possédaient pareils téguments filamenteux est déjà un pas non-négligeable en faveur de l’hypothèse en question. De plus notons que même si les dinosaures (notamment les dinosaures sauropodes) n’avaient probablement peu ou pas de «filaments de plumes» cela ne veut pas dire que leurs ancêtres (donc les ancêtres communs à tous les dinosaures) n’en avaient pas. Observez les éléphants et rhinocéros actuels et vous comprendrez pourquoi certains animaux, notamment les grands animaux vivant dans des climats chauds, peuvent perdre la fourrure de leurs ancêtres.

Mais certes cette hypothèse n’est pas encore avérée même si très intéressante. Cependant pour la suite du présent article je vais vous dire «Soyons fous et admettons que cette hypothèse soit la bonne, c’est-à-dire que les ancêtres communs des dinosaures possédaient déjà des téguments filamenteux homologues aux plumes!» Pourquoi? Eh bien pour émettre une hypothèse plus héroïque encore, hypothèse formulée par la question suivante:

Et si les Ptérosaures avaient eux aussi des filaments de plumes?

Ou mieux dit avaient-ils des téguments filamenteux homologues aux plumes? C’est une hypothèse intéressante qu’avait déjà mentionné Nicobola dans un des commentaires qu’il avait laissé dans mon blog, car en partant de l’hypothèse (certes assez héroïque rappelons-le) que l’ancêtre commun des dinosaures disposait déjà de pareils téguments, il n’est pas exclue que l’ancêtre commun des dinosaures et des Ptérosaures en possédait lui aussi! Et à partir de ce moment-là il se pourrait donc que les filaments des Ptérosaures soient eux-aussi homologues aux plumes!

Il est avéré que les Ptérosaures étaient au moins en parti recouvert de téguments filamentaires très fins semblant formé un duvet voir par exemple cette étude [7]. Ci-dessus une reconstitution de deux Darwinopterus un mâle en bas à gauche et une femelle en haut à droite, cette reconstitution artistique que l'on doit à un dénommé Mark Witton et qui montre un possible dimorphisme sexuel chez cette espèce de Ptérosaure voir cet article de Darren Naish, n'a certes pas de rapport direct avec le sujet du présent article, cependant je n'ai pu m'empêcher de la poster ici tant je la trouve aussi belle qu'intéressante.

Cette dernière hypothèse est certes des plus intéressantes et elle n’a rien de farfelue, cependant encore une fois attention elle n’est de loin pas confirmée et demeure hypothétique. Cependant aussi hypothétique soit-elle certains se permettent même de pousser cette hypothèse encore plus loin (et oui on va faire encore plus fort en matière de spéculation) en émettant l’idée selon laquelle les ancêtres des dinosaures et des crocodiliens auraient eux aussi eu des filaments de plumes! Le journaliste Carl Zimmer (journaliste spécialisé dans les sciences de la vie) expose la dite hypothèse de la manière suivante:

«Il existe une autre théorie surprenante. Les animaux vivants les plus proches des oiseaux, des dinosaures et des ptérosaures sont les crocodiliens. Bien que ces créatures couvertes d’écailles ne possèdent pas la moindre plume, la découverte chez les alligators, du gène à l’origine de la formation des plumes chez les oiseaux suggère que, peut-être, leurs ancêtres en possédaient il y a 250 millions d’années. À en croire certains scientifiques, il faudrait donc retourner la question, et non plus se demander comment les oiseaux ont acquis leurs plumes, mais comment les alligators ont perdu les leurs.» Carl Zimmer

Bon ok nous noterons deux choses premièrement que l'histoire du gène à l'origine de la formation des plumes présents chez les alligators provient probablement de cette étude [8], deuxième point important le caractère pour le moins provocateur des propos que s'autorise ici Carl Zimmer.....Mais attendez, cela me rappelle quelque chose, à savoir mon dernier article où j’exposais une théorie assez similaire pointant vers le fait que les ancêtres des crocodiliens étaient très probablement homéothermes. Cette dernière théorie ayant notamment à son actif l’anatomie et le développement ontogénique du système cardiovasculaire des crocodiliens. Tout cela pour en arriver à une théorie plus générale encore selon laquelle les premiers Archosauriens, ancêtres communs des dinosaures (oiseaux compris), ptérosaures et crocodiliens avaient le «sang-chaud», si on ajoute à cette dernière théorie celle exprimé par Carl Zimmer, on arriverait à celle voulant que ces ancêtres Archosauriens n’avaient pas seulement le «sang-chaud» mais possédaient également des filaments homologues aux plumes des oiseaux!

Mais bon calmons-nous et ne nous emballons pas! Car autant je suis fortement séduit par l’idée que les premiers Archosauriens aient pu être homéothermes, autant je me montre beaucoup plus prudent et réservé quant à l’idée selon laquelle ceux-ci possédaient déjà des filaments homologues aux plumes des oiseaux actuels. Car certes cette dernière hypothèse est séduisante et dispose de quelques éléments de preuve à son actif, mais elle demeure hautement incertaine car elle nécessiterait de nombreuses autres preuves, notamment fossiles, pour être considérée comme étant réellement solide.

Je m’arrête ici pour ne pas prolonger un article déjà bien long sur une thématique pourtant bien plus vaste encore avec beaucoup d’autres développements théoriques potentiels et sur laquelle il y aurait donc encore énormément de choses à dire. En espérant cependant avoir pu fournir un aperçu pertinent des hypothèses entourant la question des téguments filamenteux chez les dinosaures et d’autres lignées d’Archosauriens et de leur possible homologie avec les plumes de nos oiseaux actuels.

Références:

[1] Oliver W. M. Rauhut et al (2012), Exceptionally preserved juvenile megalosauroid theropod dinosaur with filamentous integument from the Late Jurassic of Germany, Proceedings of the National Academy of Sciences

[2] Fucheng Zhang et al (2010), Fossilized melanosomes and the colour of Cretaceous dinosaurs and birds, Nature

[3] Xing Xu et al (2004), Basal tyrannosauroids from China and evidence for protofeathers in tyrannosauroids, Nature

[4] Gerald Mayr et al (2002), Bristle-like integumentary structures at the tail of the horned dinosaur Psittacosaurus, Naturwissenschaften

[5] Zheng, Xiao-Ting et al (2009), An Early Cretaceous heterodontosaurid dinosaur with filamentous integumentary structures, Nature

[6] Carl Zimmer (2011), Histoires de plumes; Quand les poules avaient des dents, National Geographic France 2011

[7] Junchang Lü et al (2011), A new ctenochasmatoid pterosaur from the Early Cretaceous Yixian Formation of western Liaoning, China, Cretaceous Research

[8] L. Alibardi, LW. Knapp and RH. Sawyer (2006), Beta-keratin localization in developing alligator scales and feathers in relation to the development and evolution of feathers, J Submicrosc Cytol Pathol