Spinosaurus: le premier dinosaure semi-aquatique confirmé

Un nouvel ensemble de fossiles d'une queue de Spinosaurus découvert au Maroc permet aujourd'hui d'affirmer que ce grand prédateur du Crétacé savait nager. Une découverte paléontologique exceptionnelle.

Spinosaurus onchopristis 20191021Deux «Spinosaurus aegyptiacus» pourchassent des poissons-scies préhistoriques, «Onchopristis», dans les eaux d'un Maroc moderne il y a environ 97 millions d'années. De nouveaux fossiles de la queue du dinosaure démontrent qu'il pouvait bel et bien nager, renforçant l'hypothèse selon laquelle le Spinosaurus passait une grande partie de son temps dans l'eau. © JASONTREAT / NATIONAL GEOGRAPHIC ET MESA SCHUMACHER / ART : DAVIDE BONADONNA / SOURCE: NIZAR IBRAHIM / UNIVERSITÉ DE DÉTROIT

Au bout d'un couloir sombre de l'Université Hassan II de Casablanca, je pénètre dans une pièce poussiéreuse abritant un nombre remarquable de fossiles. Parmi ceux-ci, des restes de Spinosaurus aegyptiacus, l'un des dinosaures les plus singuliers jamais découverts à ce jour.

Plus long qu'un Tyrannosaurus rex adulte, ce prédateur de 16 mètres de long pouvant peser jusqu'à 7 tonnes était doté d'un museau allongé semblable à la gueule d'un crocodile moderne. Pendant des décennies, les reconstitutions de son corps volumineux décrivaient une queue longue et fine, semblable à celles de ses nombreux cousins ​​théropodes.

Les restes rouge-brun qui se trouvent devant moi viennent altérer cette idée. Les restes s'assemblent en une queue quasi complète, la première jamais mise au jour pour Spinosaurus. Elle est si imposante que cinq tables sont nécessaires pour la reconstituer dans toute sa longueur et, à mon grand étonnement, l'appendice ressemble à une sorte de pagaie géante.

Décrite aujourd'hui dans la revue Nature, cette queue est le signe d'adaptation aquatique le plus abouti jamais observé chez un grand dinosaure. Sa découverte au Maroc nous invite à mieux appréhender la manière dont ce groupe d'animaux terrestres a vécu et prospéré sur Terre.

À la fin de la queue, les bosses osseuses qui permettent l'inter-verrouillage des vertèbres adjacentes disparaissent pratiquement, pour laisser l'extrémité de la queue onduler d'avant en arrière d'une manière qui permettait sans doute à l'animal de se propulser dans l'eau. En évoluant, il a probablement appris à se déplacer dans un vaste écosystème fluvial et à chasser d'énormes poissons.

«C'était en quelque sorte un dinosaure essayant de se fabriquer une queue de poisson», explique Nizar Ibrahim, explorateur émergent National Geographic, chercheur principal de l'étude menée sur le fossile.

La structure des os - et la modélisation robotique du mouvement de la queue - sont autant de nouvelles preuves nourrissant une polémique qui divise depuis des années les paléontologues: combien de temps Spinosaurus passait-il réellement à nager, et, par extension, jusqu'à quel point les grands prédateurs se sont-ils adaptés à une vie aquatique ou semi-aquatique ?

En 2014, des chercheurs dirigés par Nizar Ibrahim ont fait valoir que le prédateur était le premier dinosaure semi-aquatique confirmé. Une hypothèse qui a provoqué nombre d'interrogations chez leurs pairs, qui se sont demandé si ce que l'équipe étudiait était bien un Spinosaurus, et même s'il s'agissait bien d'un seul individu.

Spinosaurus vivait probablement il y a 95 à 100 millions d'années, sous l'ère du Crétacé, époque à laquelle plusieurs groupes de reptiles avaient évolué pour vivre dans des environnements marins, comme les ichtyosaures, semblables à des dauphins modernes, et les plésiosaures au long cou.

Mais ces monstres marins du Crétacé appartiennent à une ramification de l'arbre généalogique des reptiles, tandis que les dinosaures comme Spinosaurus sont depuis longtemps considérés comme des créatures terrestres.

L'analyse récente de la queue de Spinosaurus indique qu'il y a de fortes raisons de penser que ce dinosaure ne se contentait pas de longer le rivage mais était capable de se mouvoir dans l'eau.

Les résultats de l'étude publiés aujourd'hui suggèrent que ce géant du Crétacé a passé beaucoup de temps sous l'eau, peut-être à chasser des proies aussi imposantes que d'énormes crocodiles. «Cette queue ne laisse pas la place au doute», explique Samir Zouhri, membre de l'équipe de recherche et paléontologue à l'Université Hassan II. «Ce dinosaure nageait».

Des scientifiques qui ont évalué la nouvelle étude conviennent que la queue renforce l'hypothèse d'un Spinosaurus semi-aquatique.

Spinosaurus mm9074 190715 001941De longs os font saillie des vertèbres de la queue du Spinosaurus. Les projections les plus récentes ont augmenté la surface de la queue et lui ont donné une forme de pagaie. © Paolo VERZONE / NATIONAL GEOGRAPHIC

«C'est pour le moins une surprise», explique Tom Holtz, paléontologue à l'Université du Maryland, qui n'a pas pris part à l'étude. «Spinosaurus est encore plus singulier que nous ne le pensions.»

Des os et des bombes

Les restes de cet animal étrange ont été découverts pour la première fois il y a plus d'un siècle, grâce au paléontologue et aristocrate bavarois Ernst Freiherr Stromer von Reichenbach. De 1910 à 1914, il a organisé une série d'expéditions en Égypte qui ont permis l'excavation de dizaines de fossiles, y compris des restes d'une étrange créature, baptisée plus tard Spinosaurus aegyptiacus.

Dans sa première description publiée, le paléontologue peinait à expliquer l'anatomie de la mystérieuse créature, émettant l'hypothèse que sa singularité «était le fait d'une certaine spécialisation». Il imaginait que l'animal se déplaçait debout sur ses membres postérieurs, comme un T. rex déséquilibré, son long dos hérissé d'épines dressé vers le ciel.

Une fois les fossiles exposés au musée paléontologique de Munich, la renommée de Stromer était assurée. 

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les bombardements alliés ont incité Stromer - opposant au régime nazi - à supplier le directeur du musée de déplacer les fossiles en lieu sûr. Le directeur, acquis à la cause nazie, a refusé et les bombardements ont détruit les fossiles en 1944.

Des dessins, des photos et des descriptions parues dans la presse étaient tout ce qu'il subsistait des fossiles de Spinosaurus.

Dans les décennies qui ont suivi, et alors que les paléontologues mettaient au jour d'autres restes attribués à l'espèce à travers le monde, Spinosaurus est devenue une créature quasi mythique, dont le mode de vie était sujet à controverses.

Sur la base de l'anatomie de leurs crânes et de la structure de leur dentition, on suppose que beaucoup d'autres «spinosauridés» se nourrissaient de poissons. La cage thoracique de l'un de ces spinosauridés mis au jour aux quatre coins du monde renfermait même des écailles de poisson.

Le Spinosaurus mis en images

Au début du 20e siècle, les paléontologues jouaient avec les notions de dinosaures aquatiques, et notamment avec l'idée que de grands dinosaures herbivores vivaient dans des lagons dans lesquels ils aimaient à s'immerger pour mieux répartir leur poids.

Mais des décennies de recherche anatomique montrent maintenant que les dinosaures de toutes formes et tailles, même les plus impressionnants d'entre eux, prospéraient sur la terre ferme. L'anatomie des membres postérieurs des autres spinosauridés suggère fortement qu'eux aussi évoluaient sur terre.

Faute de squelette de Spinosaurus complet à examiner, l'espèce semblait destinée à rester un mystère scientifique.

Perdue et retrouvée

L'épais mystère qui entourait l'espèce s'est quelque peu dissipé des décennies plus tard, dans le sud-est marocain, que des milliers de mineurs artisanaux ont parcouru avant de mettre au jour des fossiles révélant des centaines de millions d'années d'évolution terrestre.

Espérant trouver des restes d'espèces de dinosaures bien déterminées, des mineurs ont jeté leur dévolu sur les Kem Kem, un vaste plateau rocheux tabulaire semi-désertique de 97 millions d'années posé sur la frontière maroco-algérienne qui commence à 320 kilomètres à l'est de Marrakech et s'étend à 240 kilomètres au sud-ouest.

Les roches conservent des traces de ce qui était autrefois un vaste réseau hydrographique où nageaient d'énormes poissons.

Lorsque les mineurs mettent au jour des fossiles, ils vendent généralement les os excavés à un réseau de grossistes et d'exportateurs. Cette industrie fossile, zone grise d'un point de vue légal et éthique, fournit un revenu vital à des milliers de personnes dans la région.

Les locaux mènent des fouilles toute l'année, ce qui leur donne un avantage certain sur les paléontologues universitaires, qui ne peuvent mener des fouilles que quelques semaines par an.

C’est pourquoi les paléontologues apprennent à connaître les mineurs locaux et prennent régulièrement connaissance de leur butin. Professeur adjoint à l'Université de Détroit, Nizar Ibrahim, de descendance allemande et marocaine, voyage de village en village chaque fois qu'il se rend au Maroc, discutant avec les habitants de leurs dernières trouvailles autour de thés à la menthe.

Modélisation 3d du Spinosaurus

Lors d'une de ces visites dans un village à l'extérieur de la ville d'Erfoud en 2008, Nizar Ibrahim a rencontré un homme qui avait mis au jour des ossements qui, le scientifique s'en rendit compte par la suite, pouvaient appartenir à un Spinosaurus. Une sorte de clin d'œil du destin. Nizar Ibrahim nourrissait pour Spinosaurus un véritable amour depuis sa plus tendre enfance, passée à Berlin.

Les confrères d'Ibrahim au Musée d'histoire naturelle de Milan ont identifié d'autres ossements mis au jour par le même mineur. Ces ossements avaient pour destination l'Italie ; les chercheurs ont prévenu Ibrahim et ont organisé leur retour au Maroc.

Lors d'un second voyage en 2013, Ibrahim, Zouhri et David Martill, paléontologue à l'université de Portsmouth, se sont finalement retrouvés aux Kem Kem, et ont commencé à mener des fouilles pour le moins productives.

Ibrahim s'est basé sur ces fossiles nouvellement mis au jour, sur des ossements précédemment excavés, et sur les articles décrivant les ossements de Stromer pour tenter une nouvelle reconstruction du Spinosaurus.

Leur travail, publié dans la revue Science en 2014, a permis une reconstitution de la mystérieuse créature, révélant que celle-ci mesurait 16 mètres de long à l'âge adulte, et qu'elle était donc plus imposante qu'un T. rex adulte.

L'étude a également fait valoir que le Spinosaurus avait un torse élancé, des membres postérieurs tronqués, un crâne semblable à celui d'un crocodile et des os à parois épaisses similaires à ceux des pingouins et des lamantins - autant de caractéristiques qui indiquaient un style de vie semi-aquatique. 

L'étude a attiré l'attention des paléontologues. Certains ont été convaincus par les nouvelles données sur les os à parois épaisses du Spinosaurus. «Ça a vraiment fini de me convaincre», explique Lindsay Zanno, paléontologue au Musée des sciences naturelles de Caroline du Nord, qui n'a pas pris part à la récente étude. «L'os a de la mémoire», ajoute-t-elle, notant que la microstructure de l'os est différente chez les animaux terrestres, les animaux volants ou les animaux qui passent la plupart de leur temps dans l'eau.

Pour d'autres paléontologues, cependant, les preuves présentées en 2014 ne permettaient pas d'affirmer que Spinosaurus était un grand nageur. Au mieux, Spinosaurus, comme d'autres spinosauridés, mangeait du poisson en pataugeant dans les eaux peu profondes, comme le font les grizzlis et les hérons modernes. Mais sur la base des restes incomplets mis au jour au Maroc, les chercheurs peuvent-ils maintenant affirmer avec certitude que ce prédateur préhistorique pouvait nager très rapidement, notamment pour se nourrir de proies aquatiques ? Si oui, comment se déplaçait-il dans l'eau ?

D'autres encore ont exprimé des doutes quant au fait même que ces ossements puissent appartenir à Spinosaurus. Bien que les ossements marocains retrouvés appartenaient clairement à des spinosauridés, le nombre d'espèces de spinosauridés en Afrique du Nord a été et reste sujet à nombre de débats scientifiques. Ces fossiles correspondaient-ils exactement à la créature égyptienne mise au jour par Stromer ? Ou appartenaient-ils plutôt à un proche parent ?

«Personne n'était particulièrement sûr du nombre d'espèces ou de genres présents [en Afrique du Nord], ni de l'endroit où ceux-ci pouvaient se trouver», explique Dave Hone, paléontologue à l'Université Queen Mary de Londres et spécialiste des spinosauridés.

Cherchant à mettre un terme à la controverse, Ibrahim et ses collègues sont retournés sur le site marocain, avec le soutien de la National Geographic Society, pour mettre au jour d'autres ossements en septembre 2018.

Le temps était compté : il avait entendu dire par des locaux que des chercheurs de fossiles creusaient des tunnels dans les collines voisines pour trouver des ossements. Ibrahim ne pouvait pas risquer de laisser le reste de ce qu'il croyait être le seul squelette de Spinosaurus connu au monde disparaître au profit des collectionneurs.

Un filon de fossiles

La fouille de 2018 a commencé sur les chapeaux de roue. Pour dégager des tonnes de grès, l'équipe de recherche a acheté le seul marteau-piqueur de la région, qui n'a tenu que quelques minutes. Les journées étaient épuisantes, au point que plusieurs membres de l'équipe ont été hospitalisés une fois de retour chez eux.

Mais la promesse d'une découverte exceptionnelle a nourri leur motivation. Et finalement, ils ont mis au jour une vertèbre caudale après l'autre, parfois à quelques minutes et quelques centimètres d'intervalle seulement. L’équipe était tellement étourdie d'avoir trouvé ce filon de fossiles que ses membres se sont mis à chanter.

J'ai goûté à cette effervescence lorsque j'ai rejoint l'équipe en juillet 2019. Les 47°C et les vents arides m'ont éprouvé alors que nous nous frayions un chemin à travers un affleurement marbré. Les étudiants de Nizar Ibrahim transportaient des roches dans des seaux fabriqués à partir de pneus recyclés et brossaient les débris, à la recherche des plus petites traces d'os.

Le lendemain en fin de journée, nous avions mis au jour plusieurs fossiles de Spinosaurus, y compris des os de pattes et deux vertèbres caudales délicates qui formaient certainement le bout de la queue du dinosaure.

Lorsque les fruits de cet harassant travail ont enfin été déposés sur les tables du laboratoire de Casablanca, Ibrahim et ses collègues savaient qu'ils avaient accompli là quelque chose de remarquable.

Spinosaurus mm9074 190720 003750Un os de pied de Spinosaurus jaillit du grès rouge sur le site de fouille marocain. Le fossile de dinosaure mis au jour ici est le théropode du Crétacé le plus complet jamais trouvé en Afrique du Nord. © Paolo VERZONE / NATIONAL GEOGRAPHIC

Pour la seule fin de l'année 2018, l'équipe de fouilles avait découvert plus de trente vertèbres caudales de Spinosaurus. Mieux encore, certains des os de la queue correspondaient parfaitement aux illustrations plus fragmentées des vertèbres de la queue des spinosauridés publiées par Stromer en 1934, renforçant l'hypothèse selon laquelle une espèce de spinosauridés vivant sous l'ère du Crétacé en Afrique du Nord avait un territoire étendu allant du Maroc à l'Égypte.

De plus, Ibrahim et son équipe n’ont trouvé aucun os en double sur le site marocain - un signe clair que les fossiles appartiennent à un seul spécimen, ce qui est extrêmement inhabituel dans les lits des rivières accidentées des Kem Kem.

L'analyse chimique conduite par un laboratoire de l'Université de Yale confirme désormais ce scénario. L'intérieur des os et les croûtes de sédiments suggèrent que, dans les mois qui ont suivi la mort de ce Spinosaurus, son squelette blanchi par le soleil s'est enfoncé dans une eau stagnante - peut-être un lac - qui n'a que peu dispersé les os.

Comme un poisson dans l'eau

La queue presque complète de la créature désormais mise au jour, Ibrahim et ses collègues sont plus convaincus que jamais que Spinosaurus était un excellent nageur - une affirmation qu'ils ont commencé à tester en laboratoire.

En février 2019, Ibrahim a contacté Stephanie Pierce, conservatrice de la paléontologie des vertébrés au musée de Zoologie comparée d'Harvard. Pouvait-elle l'aider à tester la poussée qu'une queue de dinosaure pouvait générer dans l'eau ?

Bien que la modélisation numérique du mouvement des animaux soit l'une de ses spécialités, Stephanie Pierce savait que pour répondre à cette demande, il allait falloir mener des expériences dynamiques et aussi réalistes que possible. Elle et son collègue George Lauder, biologiste spécialisé dans les poissons, ont accepté de se joindre à l'équipe de recherche.

Près de six mois après que le duo de Harvard a rejoint l'équipe d'Ibrahim, j'ai pu entrer dans le laboratoire de George Lauder. Assis à un établi, il a tendu la main vers une feuille de plastique orange - le contour découpé au laser d'une queue de Spinosaurus - et l'a attachée à une tige en métal. Il a ensuite traversé le laboratoire jusqu'à ce qui ressemblait à un aquarium construit avec soin et a accroché la queue à un enchevêtrement de poutres métalliques suspendues au plafond.

Spinosaurus mm9074 190610 000044De nouveaux os génèrent de nouveaux modèles. Dino Makers, une entreprise de sculpture de musée basée à Fossalta di Piave, en Italie, est en charge de mouler une version mise à jour de la queue du Spinosaurus pour un rendu grandeur nature. © Paolo VERZONE / NATIONAL GEOGRAPHIC

L'appareil est un robot appelé «Flapper» et pend sous un canal d'eau dont Lauder peut contrôler la vitesse d'écoulement avec précision. Parsemé de lumières, de caméras et de capteurs, l'ensemble peut suivre avec précision les mouvements aquatiques d'un animal sachant nager ou d'un robot nageur et la force de propulsion qu'ils émettent lorsqu'ils se déplacent.

Alors que je l'observais, George Lauder a abaissé le Flapper dans l'eau, et la queue en plastique du modèle Spinosaurus qui y était attachée a pris vie avec un mouvement destiné à imiter celui d'un alligator se déplaçant dans l'eau. Avec chaque coup de queue, une ombre la traversait et les données étaient directement transmises aux ordinateurs du laboratoire.

Les résultats de Pierce et Lauder, inclus dans l'article publié dans Nature, montrent que la queue de Spinosaurus était capable de le propulser huit fois plus loin dans l'eau que les queues des théropodes non spinosauridés Coelophysis et Allosaurus - et deux fois plus efficacement. La découverte suggère que le géant Spinosaurus a passé beaucoup de temps submergé, peut-être en naviguant sur les rivières à la manière d'un immense crocodile moderne.

Le Spinosaurus en train de nager

Cette conclusion distingue Spinosaurus des autres dinosaures aquatiques décrits depuis 2014. Plus George Lauder décrit cette sorte de pagaie au bout de la queue d'un prédateur qui pouvait faire jusqu'à 16 mètres de long, plus ses yeux s'écarquillent devant la nature sans précédent de cette découverte. «C'est incroyable !» sourit-il.

Dans de futures expérimentations, Pierce et Lauder indiquent qu'une version modifiée du Flapper pourrait permettre de tester un modèle 3D de la queue, ou même un modèle complet du Spinosaurus mis au jour, ce qui aiderait à clarifier comment la dorsale du dinosaure, de près de 2 mètres de haut, pouvait affecter sa nage.

Pour réaliser ce rêve, cependant, Ibrahim souhaite incorporer jusqu'au dernier morceau d'os mis au jour, c'est pourquoi son équipe est retournée dans le désert au plus fort de l'été 2019 pour mener de nouvelles fouilles. 

L'un des fossiles mis au jour lors de cette expédition aidera bientôt à tester une autre caractéristique aquatique du Spinosaurus: ses pieds auraient pu être palmés. Le fossile désormais en leur possession, les chercheurs peuvent enfin reconstituer le pied entier du dinosaure pour tester l'étendue de ses orteils.

Pour Nizar Ibrahim, il est crucial que tous les fossiles que l'équipe a mis et mettra au jour restent au Maroc, agrandissant la collection que Zouhri, le paléontologue de l'Université Hassan II, supervise dans son laboratoire de Casablanca.

L'espoir est qu'un jour, ces ossements et les scientifiques qui les étudieront encouragent la création du premier musée national d'histoire naturelle au Maroc - et inciteront les peuples d'Afrique du Nord à rêver des mondes perdus qui se trouvent sous leurs pieds. 

«Ce que je veux faire, c'est construire une maison pour Spinosaurus», explique Ibrahim. «Il va devenir un symbole - une icône - de la paléontologie africaine.»

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.

Michael GRESHKO - © National Geographic

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