[ Back to EurekAlert! ] PUBLIC RELEASE DATE: 21 juillet 2005

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European Synchrotron Radiation Facility

Voyage virtuel au cœur de microfossiles de 400 millions d'années



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Des scientifiques de l'Université de Montpellier II, de l'Institut de Géologie de Chine, et de l' Installation Européenne de Rayonnement Synchrotron (ESRF) ont réussi à montrer que d'énigmatiques fossiles du Dévonien (environ 400 millions d'années) seraient des fructifications de charophytes. Les charophytes sont des algues continentales d'eau douce et saumâtres dont le groupe est encore représenté de nos jours. Cette découverte a permis aux scientifiques de mieux comprendre l'évolution de ces plantes très anciennes du Paléozoïque et apporte de nouvelles informations sur les climats continentaux ayant existé à cette période. Le faisceau de rayons X extrêmement puissant de l'ESRF, permettant d'atteindre de très hautes résolutions en micro-tomographie, a été l'un des éléments clés pour comprendre la structure interne de ces fossiles sans les détruire. Les résultats de cette recherche sont publiés dans le dernier numéro du « American Journal of Botany » sous le titre "New insights into Paleozoic charophyte morphology and phylogeny".



Image de la gyrogonite d'un sycidium entourée de son utricule.

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Ces fossiles appartiennent au groupe énigmatique des Sycidiales. Depuis leur découverte, en 1934, Ce groupe fossile a été successivement considéré comme des « graines » de fougère, des coraux ou de petits œufs de crustacés. Grâce à la micro-tomographie à haute résolution réalisée sur la ligne de lumière ID19 à l'ESRF, l'équipe de scientifiques a réussi à déterminer la structure interne en trois dimensions de ces fossiles.. Les échantillons étudiés, provenant du monde entier, avaient des dimensions allant de 500 microns à 4 mm. L'utilisation du rayonnement synchrotron a été fondamentale car elle a permis de révéler en 3-D des détails microscopiques sur l'anatomie interne de ces fossiles sans les endommager. Ceci qui a permis de confirmer leur attribution à une ancienne famille de charophytes, déjà suggérée lors de l'étude de lames minces au microscope. Il n'existe pas aujourd'hui d'autres techniques permettant ce genre d'analyses sur des fossiles aussi petits sans les détruire.

Les fructifications de charophytes ont une structure complexe. Elles sont toutes globalement sphériques, mais les plus anciennes présentent des structures verticales sur leur surface externe, tandis que les plus récentes montrent des structures en spirale. Les fossiles étudiés datent du Paléozoïque (ère primaire) et possèdent ces structures verticales. Les chercheurs ont été surpris par la présence d'un utricule, qui auparavant n'était connu que chez quelques formes de charophytes datant du Mésozoïque (ère secondaire). Un utricule est une couche supplémentaire dont on pense qu'elle protégeait le zygote (cellule reproductrice) contre la dessiccation. Le fait qu'une telle structure ait été acquise pendant l'évolution de ces très anciennes algues signifie probablement qu'elles vivaient dans un environnement rude. Cette structure pourrait être interprétée comme une adaptation à des variations saisonnières importantes avec des étés secs conduisant à l'existence d'environnements aquatiques asséchés une partie de l'année.

L'utilisation de la micro-tomographie à rayonnement X synchrotron pour étudier ces algues fossiles ouvre de nouvelles perspectives en paléontologie. En effet, outre les charophytes, il existe de nombreux autres groupes de fossiles de très petite taille. Cette technique devrait donc devenir dans les années à venir une référence pour l'approche non destructive en trois dimensions des petits fossiles.

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La légende: Microtomographie: la technique Les chercheurs de l’ESRF ont présenté les possibilités de la microtomographie en montrant les différentes étapes d’une analyse non destructive en 3D par micro-tomographie rayons X d’une fructification de charophyte du crétacé supérieur (environ 90 millions d’années) du sud de la France. Cette charophyte n’appartient pas aux Sycidiales, mais montre les possibilités offerte par la micro-tomographie à rayonnement X synchrotron sur les petits fossiles. La première étape consiste en une microradiographie à haute résolution (taille du pixel : 1,4 micron) montrant la structure spirale en transparence. Avec un grand nombre de microradiographies prises pendant une demi-rotation, des tranches virtuelles sont reconstruites (2ème étape) par un procédé informatique. A partir de toutes les coupes, on obtient une représentation en 3D de l’échantillon (3ème étape) montrant la morphologie externe. L’étape 4 présente la cavité interne après le retrait virtuel d’une partie du mur de la gyrogonite. En utilisant ces données 3D, il est possible de reconstruire un moule virtuel de l’intérieur de la gyrogonite (étape 5). Sur cette oospore virtuelle (étape 6), de nombreux détails, normalement inaccessibles deviennent visibles, comme les sutures, le sommet ou la base. L’image n° 7 est une observation avec un microscope polarisant d’une lame mince dans un échantillon équivalent.


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