L’Intermountain West est jonché de ossements de dinosaures. Dans les couches rocheuses du Jurassique tardif, du Nouveau-Mexique au Montana, les paléontologues ont découvert des dépôts qui ressemblent à des embouteillages squelettiques.
Qu’ils soient connectés ou mélangés dans une pile, les os d’icônes préhistoriques tels que Allosaure, stégosaure, Diplodocus, et plus sont souvent trouvés en abondance – le résultat des inondations de mousson jurassique qui ont lavé plusieurs individus et espèces ensemble en grands tas, les recouvrant de sédiments qui les ont laissés pétrifier. Ce qui peut sembler une aubaine scientifique, cependant, peut rapidement se transformer en Apatosaurus– un mal de tête de taille pour les experts qui tentent de déchiffrer les détails de la préhistoire à partir de ces accumulations ostéologiques.
«Combien de dinosaures regardons-nous?» peut sembler une question simple, mais les paléontologues savent différemment. Chaque squelette de dinosaure, grand ou petit, comprend 200 os ou plus. Lorsque les couches osseuses du Jurassique supérieur se sont formées, ces squelettes ne sont pas toujours restés connectés («articulés») ou rapprochés («associés»). La décomposition, les charognards et la force des eaux de crue transportant les sédiments ont fragmenté et dispersé les restes. Dans des endroits tels que la carrière de dinosaures Cleveland-Lloyd dans le centre de l’Utah, il n’y a pas de squelettes articulés complets. Les paléontologues estiment que le site contient les restes d’au moins 46 Allosaure—Uniquement parce qu’ils ont identifié 46 fémurs gauches, ou os de cuisse, de cette espèce là-bas.
Ces estimations ne sont cependant que des minima, car les fémurs gauches de certains animaux sont probablement manquants. Une situation similaire est également vraie pour d’autres lits d’os préhistoriques. «Jusqu’à présent, l’attribution principale des os à un individu était basée sur le fait que les os avaient été trouvés articulés ou associés», explique Kayleigh Wiersma-Weyand, étudiante diplômée de l’Université de Bonn. Les paléontologues supposent généralement que les os proches de la même espèce et de taille comparable appartiennent au même animal, mais il n’y a pas eu de moyen efficace de tester cette idée. Désormais, Wiersma-Weyand et ses collègues proposent une solution, publiée dans Palaeontologia Electronica: regardez à l’intérieur des os.
Les carrières Howe-Stephens et Howe Scott du Wyoming sont depuis longtemps des points chauds pour les paléontologues. Mais comme d’autres bancs d’os jurassiques réputés productifs dans l’Ouest, les restes de ces roches ont été éparpillés ensemble avant l’enterrement. Cependant, en examinant la structure cellulaire microscopique des os, les chercheurs ont pu associer des os isolés à des individus identifiés.
Les membres de l’équipe ont tranché finement des carottes d’os des membres de sauropodes à long cou pour les examiner au microscope. (La structure globale des os peut être préservée après ce processus d’échantillonnage, si elle est effectuée avec soin.) Leur étude est la première à combiner plusieurs types d’analyse de microstructure pour affiner quels os vont avec quel squelette. La technique consiste à examiner des caractéristiques telles que les lignes de croissance, le nombre d’ouvertures pour les vaisseaux sanguins dans le tissu osseux et les structures circulaires où le nouveau tissu s’est développé pour remplacer l’ancien.
«Je pense que c’est une approche intelligente à un problème commun», explique le paléontologue de l’Université Adelphi Michael D’Emic, qui n’a pas été impliqué dans la nouvelle étude. Il peut être difficile, en particulier dans les collections historiques constituées il y a des décennies, de dire si un os particulier correspond à d’autres trouvés sur le même site ou s’il a été enterré en tant que pièce isolée. Certains squelettes de dinosaures exposés dans les musées ont été reconstruits à partir de plusieurs os isolés du même endroit, sans moyen de vérifier si toutes ces parties appartenaient à un animal ou à plusieurs. «Cet article ouvre une nouvelle approche pour déterminer quel individu est quel individu», explique D’Emic – à condition que les musées permettent l’échantillonnage osseux nécessaire.
La nouvelle étude s’appuie sur des décennies de recherche sur la façon dont les os d’un dinosaure enregistrent sa croissance et sa vie. Cette recherche s’est concentrée sur divers os provenant de nombreux endroits, dit Wiersma-Weyand, «mais maintenant nous pouvons appliquer nos connaissances générales à des dépôts spécifiques.
Dans le cas d’un sauropode surnommé «Max», par exemple, presque tous les os ont été retrouvés dans un tas désarticulé. Deux des os de la jambe étaient toujours ensemble – mais les autres os isolés appartenaient-ils à ce Galeamopus? Les chercheurs ont découvert que les détails structurels des os articulés correspondaient à ceux de nombreux os désarticulés, suggérant qu’ils appartenaient au même individu. Mais les scientifiques ont également découvert que certains os, précédemment attribués à Max sur la seule base de leur apparence, appartenaient en fait à d’autres animaux. Ainsi, ils ont réduit le squelette précis de Max plus de 148 millions d’années après la mort du dinosaure.
L’étude a certaines limites. «Différents éléments d’un [single] squelette ont des contraintes biomécaniques différentes et préservent des profils biomécaniques légèrement différents », explique Julia McHugh, paléontologue des musées de l’ouest du Colorado, qui n’a pas participé à la nouvelle recherche. Tout en reconnaissant cela, Wiersma-Weyand note que le processus de son équipe est parfois plus puissant pour déterminer quels os font ne pas aller ensemble. Commencer par des os encore articulés ou associés permet de définir une base pour l’attribution d’os supplémentaires. Les multiples lignes d’analyse microscopique fonctionnent le mieux pour tester une hypothèse sur l’appartenance des os au même animal.
Utiliser une structure microscopique pour identifier quels os appartiennent à quels dinosaures a des applications au-delà de la meilleure estimation du nombre d’individus dans un gisement, dit McHugh – et peut-être au-delà des dinosaures aussi. «Cela pourrait être très utile pour déterminer les profils d’âge des populations dans les lits d’os individuels», qu’il s’agisse de dinosaures jurassiques ou de mammifères fossiles, dit-elle.
Cette approche peut également aider à révéler comment ces restes sont arrivés là où ils se trouvent, dit Wiersma-Weyand. Dans un chenal de rivière pétrifié, par exemple, faire correspondre des os à des dinosaures spécifiques peut aider les paléontologues à identifier la direction dans laquelle l’eau coulait lorsque les os ont été enterrés. Ceci est essentiel pour reconstituer la formation des bancs d’os et pour déterminer s’ils enregistrent un ou plusieurs enterrements.
«C’est assez excitant!» dit Joseph Peterson, paléontologue de l’Université du Wisconsin-Oshkosh, qui n’a pas participé à l’étude. «Être capable de reconstruire comment plusieurs squelettes désarticulés en conjonction avec l’environnement dans lequel ils sont enterrés apporterait des aspects de l’analyse médico-légale moderne et de la scène de crime à la paléontologie.
