Un lien manquant découvert : de nouvelles recherches éclairent la façon dont les dinosaures sont devenus des géants.

Les cavités osseuses, connues sous le nom de sacs aériens, sont apparues chez les ancêtres des dinosaures à long cou il y a environ 225 millions d'années, comme en témoigne un spécimen découvert à Rio Grande do Sul, dans le sud du Brésil. La recherche indique également que les sacs aériens n'ont pas évolué de manière linéaire comme le croient les scientifiques. Crédit : Márcio L. Castro

Le chaînon manquant vient d'être découvert, comblant le fossé entre les premiers dinosaures, qui variaient considérablement en taille, de quelques centimètres à 3 mètres au maximum, et les géants plus récents qui pouvaient mesurer plus du double de la longueur d'un bus et qui ont tant d'attrait pour l'imagination populaire.

Macrocollum itaquii, découvert dans la région d'Agudo dans l'État de Rio Grande do Sul, au sud du Brésil, et datant de 225 millions d'années, est le dinosaure le plus ancien connu à avoir des structures appelées sacs aériens.

Ces cavités osseuses, qui persistent chez les oiseaux actuels, permettaient aux dinosaures de capturer plus d'oxygène, de maintenir leur corps au frais et de résister aux conditions difficiles de leur époque. Elles ont également contribué à la croissance de certains géants, tels que le Tyrannosaurus rex et le Brachiosaurus.

Un article sur l'étude ayant conduit à cette découverte a été publié dans la revue Anatomical Record. Deux de ses auteurs sont des chercheurs soutenus par la FAPESP à l'Université d'État de Campinas (UNICAMP) dans l'État de São Paulo.

"Les sacs aériens rendaient leurs os moins denses, ce qui leur permettait de dépasser les 30 mètres de longueur", a déclaré Tito Aureliano, premier auteur de l'article. L'étude a été réalisée dans le cadre de sa thèse de doctorat à l'Institut des sciences de la Terre (IG-UNICAMP).

"M. itaquii était le plus grand dinosaure de son époque, mesurant environ 3 mètres de long. Quelques millions d'années avant cela, les plus grands dinosaures mesuraient environ 1 mètre de long. Les sacs aériens ont certainement facilité cette augmentation de taille", a ajouté Aureliano.

L'étude faisait partie du projet "Paysages taphonomiques", financé par la FAPESP. La taphonomie est l'étude de la décomposition et de la fossilisation des organismes dans les archives paléontologiques.

Le responsable principal de ce projet était Fresia Ricardi-Branco, l'avant-dernier auteur de l'article et professeur à l'IG-UNICAMP.

"Il s'agissait de l'un des premiers dinosaures à fouler la Terre, à l'époque du Trias", a-t-elle déclaré. "L'adaptation des sacs aériens lui a permis de grandir et de résister au climat de cette époque puis, plus tard, au Jurassique et au Crétacé. Les sacs aériens ont donné aux dinosaures un avantage évolutif sur d'autres groupes, comme les mammifères, et ils ont pu se diversifier plus rapidement."

Dans une étude précédente, le groupe a montré que les premiers fossiles trouvés jusqu'à présent n'avaient pas de sacs aériens, prenant leur absence comme un signe que cette caractéristique s'est développée au moins trois fois de manière indépendante.

M. itaquii était un bipède, un sauropodomorphe et un ancêtre des quadrupèdes géants avec une petite tête et un cou au moins aussi long que le tronc.

Évolution non linéaire

Jusqu'à la découverte des sacs aériens chez M. itaquii, il était connu que ces cavités vertébrales étaient constituées soit de tissu camérulaire, c'est-à-dire d'espaces creux observés par microtomographie, soit d'os spongieux. Selon les auteurs, dans ce cas, ils ont trouvé des "chambres pneumatiques internes", qui ne sont "ni camérulaires ni camellaires, mais un nouveau type de tissu avec une texture intermédiaire". Ils proposent d'appeler ces nouvelles structures "protocamérate", car elles "ne sont pas assez grandes pour être considérées comme des caméras, mais présentent également une disposition camellaire à l'intérieur".

"L'hypothèse la plus répandue jusqu'à présent était que les sacs aériens ont commencé comme des caméras et ont évolué en camelles. Notre proposition, basée sur ce que nous avons observé dans ce spécimen, est que cette autre forme existait avant tout", a déclaré Aureliano.

Les vertèbres dans lesquelles les sacs aériens ont été trouvés ont également modifié ce que l'on savait de l'évolution de ces structures. Sur la base des fossiles analysés précédemment, d'autres groupes de recherche ont proposé que les sacs aériens apparaissent d'abord dans la région abdominale et n'apparaissent dans la région cervicale qu'au début du Jurassique (il y a 190 millions d'années), bien après la période où M. itaquii était vivant. Ici, cependant, les auteurs ont trouvé des preuves claires de sacs aériens dans les régions cervicale et dorsale, sans signe de ces structures dans la région abdominale.

"C'est comme si l'évolution avait mené différentes expériences jusqu'à parvenir au système définitif, où les sacs aériens s'étendent de la région cervicale à la queue. Ce n'était pas un processus linéaire", a conclu Aureliano.