Des œufs de dinosaures livrent leurs secrets grâce aux rayons X du Synchrotron Européen de Grenoble

Une équipe scientifique internationale dirigée par l'Université du Witwatersrand en Afrique du Sud a pu examiner en 3D et reconstruire les moindre détails des crânes de certains des plus anciens embryons de dinosaures connus au monde, en utilisant les puissants rayons X de l’ESRF. Ils ont découvert que les crânes se développent d’une façon similaire à celui des crocodiles, des poulets, des tortues et des lézards d'aujourd'hui. Les résultats sont publiés dans la revue Scientific Reports.

Des scientifiques de l'Université du Witwatersrand viennent de publier, dans la revue Scientific Reports, des reconstructions 3D de crânes d’embryons de dinosaures parmi les plus anciens du monde et ne mesurant pas plus de quelques centimètres de long (~ 2 cm). Les embryons, trouvés en 1976 dans le parc national des Golden Gate Highlands (Free State Province, Afrique du Sud), appartiennent à l'emblématique dinosaure Massospondylus carinatus, un herbivore de 5 mètres de long qui a habité dans cette région d'Afrique du Sud il y a 200 millions d'années.

L'utilité scientifique des embryons était auparavant limitée du fait de leur extrême fragilité et de leur petite taille. En 2015, les scientifiques Kimi Chapelle et Jonah Choiniere, de l'Université du Witwatersrand, ont amené plusieurs œufs de dinosaure à Grenoble, à l‘ESRF, pour les scanner. L’ESRF, qui produit des rayons X très puissants grâce à des électrons accélérés à la vitesse de la lumière dans un anneau de 844m de long, a en effet développé des techniques permettant d’explorer les plus petits détails de la matière, et donc des fossiles, sans les détruire. Les embryons ont été scannés avec un niveau de détail sans précédent – les scientifiques ont pu voir jusqu’aux cellules osseuses individuelles. Après près de 3 ans de traitement de ces données, les scientifiques ont pu reconstruire un modèle 3D du crâne de bébé dinosaure. "Aucun scanner de tomographie de laboratoire au monde ne peut générer ce type de données", a déclaré Vincent Fernandez, l'un des co-auteurs, chercheur au Natural History Museum de Londres (Royaume-Uni). « Ce n'est qu'avec une très grande installation comme l'ESRF que nous pouvons révéler les secrets de nos fossiles les plus précieux. Cette recherche est un excellent exemple d'une collaboration scientifique fructueuse entre l'Europe et la Fondation nationale de recherche sud-africaine », ajoute-t-il.

Jusqu'à présent, on pensait que les embryons de ces œufs de dinosaures étaient morts juste avant l'éclosion. Cependant, au cours de l'étude, les scientifiques ont remarqué des similitudes avec le développement d’embryons chez les plus proches parents modernes des dinosaures (crocodiles, poulets, tortues et lézards). En comparant quels os du crâne étaient présents à différents stades de leur développement embryonnaire, Kimberley Chapelle et ses collègues ont démontré que les embryons de Massospondylus étaient en réalité beaucoup plus jeunes qu'on ne le pensait et n'étaient qu'à 60 % de leur développement embryonnaire.

L'équipe a également constaté que chaque embryon avait deux types de dents préservées dans ses mâchoires. Le premier type, composé de dents triangulaires très simples, aurait été résorbé ou serait tombé avant l'éclosion, tout comme pour les geckos ou les crocodiles aujourd'hui. Le second, similaire aux dents de Massospondylus adultes, serait celles présentes à l’éclosion. « J'ai été vraiment surprise de constater que ces embryons avaient non seulement des dents, mais aussi deux types de dents. Les dents sont si minuscules. Leur taille varie de 0,4 à 0,7 mm de large. C'est plus petit que la pointe d'un cure-dent ! », explique Kimberley Chapelle.

Grâce à cette étude, les scientifiques ont conclu que ces dinosaures se sont développés dans leurs oeufs d’une façon similaire à leurs parents reptiliens, dont le schéma de développement embryonnaire n'a pas changé en 200 millions d'années. " C'est incroyable que sur plus de 250 millions d'années d'évolution des reptiles, la façon dont le crâne se développe dans l'œuf reste plus ou moins la même. Comme on a coutume de dire : on ne change pas quelque chose qui fonctionne ! », conclut Jonah Choiniere, professeur à l'Université du Witwatersrand et co-auteur de l'étude.

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L'équipe espère appliquer cette méthode à d'autres embryons de dinosaures pour pouvoir estimer leur niveau de développement. Dans les projets envisagés : l’étude du squelette des embryons de Massospondylus pour voir s'il partage également des similitudes de développement avec des parents actuels de dinosaures. Les bras et les jambes des embryons de Massospondylus ont déjà été étudiés pour montrer que les nouveaux-nés marchaient probablement sur deux pattes (cf. doi: 10.1111 / pala.12451).

Référence scientifique : Conserved in-ovo cranial ossification sequences of extant saurians allow estimation of embryonic dinosaur developmental stages, Scientific Reports KIMBERLEY E. J. CHAPELLE1,2, VINCENT FERNANDEZ1,3,4, JONAH N. CHOINIERE1

1 Evolutionary Studies Institute, University of the Witwatersrand, Johannesburg, Gauteng, South Africa

2 School of Geosciences, University of the Witwatersrand, Johannesburg, Gauteng, South Africa

3 European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France

4 Imaging and Analyses Centre, Natural History Museum, London, United Kingdom

Contacts scientifiques :

Kimberley E.J. CHAPELLE (anglais, français) kimberley.chapelle@wits.ac.za; +27791457691

Vincent FERNANDEZ (français, anglais) v.fernandez@nhm.ac.uk; +33695576896

Jonah N. CHOINIERE (anglais) jonah.choiniere@wits.ac.za; +27799063169

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