Représentation artistique d’une espèce de pachycéphalosaure nouvellement décrite et baptisée Platytholus clemensi, d’après le paléontologue William Clemens, aujourd’hui décédé, de l’université de Berkeley. Le crâne est en forme de dôme, mais les paléontologues de l’UC Berkeley et de l’université Chapman pensent qu’il était recouvert de poils de kératine (violets) qui auraient pu être encore plus élaborés que ceux représentés ici. Les boutons et les pointes osseuses (jaunes) sont caractéristiques des pachycéphalosaures et de nombreux autres dinosaures. Crédit : graphique avec l’aimable autorisation de Jack Horner
Sommaire
Les tomodensitogrammes indiquent que certains pachycéphalosaures avaient des structures complexes sur leur dôme.
Si vous observez suffisamment de fossiles de dinosaures, vous constaterez la remarquable diversité des ornements osseux qui ornent leur crâne, des cornes intimidantes du Triceratops aux crêtes en forme d’épave des Hadrosaures, en passant par la multitude de bosses et de boutons qui caractérisent la tête du Tyrannosaurus Rex.
Cependant, les paléontologues découvrent de plus en plus de preuves suggérant que les dinosaures possédaient des décorations crâniennes encore plus complexes qui n’ont pas été conservées dans les crânes fossilisés. Ces structures, fabriquées à partir de kératine – le même matériau que les ongles humains – servaient probablement de signaux visuels ou de sémaphores pour les autres membres de leur espèce.
Une espèce de dinosaure à tête de dôme récemment décrite – un pachycéphalosaure datant d’environ 68 millions d’années – en est le dernier exemple. Les pachycéphalosaures vivaient au Crétacé, il y a environ 130 à 66 millions d’années, et avaient tendance à être des mangeurs de plantes de taille petite à moyenne. Mesurant de 3 à 15 pieds de long, ils marchaient sur deux pattes et possédaient une longue queue rigide qui leur permettait de garder l’équilibre.
La nouvelle espèce est basée sur un crâne partiel de pachycéphale, y compris son dôme en forme de boule de bowling, qui a été déterré en 2011 dans la formation de Hell Creek dans le Montana, qui sont des couches de roches du Crétacé supérieur dans lesquelles les paléontologues ont recueilli des fossiles de dinosaures pendant des décennies.
Sur la base de tomographies et d’analyses microscopiques de coupes du dôme fossilisé, les paléontologues Mark Goodwin, de l’université de Californie à Berkeley, et John « Jack » Horner, de l’université Chapman à Orange, en Californie, ont conclu que le crâne portait probablement des poils de kératine, rappelant une coupe à la brosse.
Coupe histologique du crâne à dôme osseux du pachycéphale nouvellement décrit. La zone de blessure, de fracture et d’os partiellement cicatrisé au sommet du dôme est représentée par le rectangle rouge. (La barre d’échelle est de 2 centimètres). Crédit : Jack Horner et Mark Goodwin
Nous ne connaissons pas la forme exacte de ce qui recouvrait le dôme, mais il y avait cette composante verticale que nous interprétons comme étant recouverte de kératine », a déclaré Mark Goodwin, notant qu’une couverture hérissée et plate était « biologiquement logique ». Les animaux modifient ou utilisent certaines caractéristiques, en particulier sur le crâne, pour des fonctions multiples – il peut s’agir d’une exposition ou d’interactions sociales et biologiques impliquant une communication visuelle ».
« Je suppose qu’il y avait quelque chose de très élaboré là-haut », a déclaré Horner, maître de conférences et chargé de cours à Chapman, professeur émérite à l’université d’État du Montana à Bozeman et conservateur émérite au musée des Rocheuses.
Curieusement, le crâne présentait une méchante entaille à l’apex qui s’était cicatrisée, indiquant qu’un grave accident avait frappé la créature, mais qu’elle avait survécu suffisamment longtemps pour que de nouveaux tissus osseux se développent dans l’entaille.
« Nous voyons probablement la première preuve sans équivoque de traumatisme dans la tête d’un pachycéphale, où l’os a été éjecté du dôme d’une manière ou d’une autre et a partiellement guéri au cours de la vie », a déclaré Goodwin, directeur adjoint émérite et paléontologue au musée de paléontologie de l’université de Californie. « Nous ne savons pas comment cela s’est produit. Il pourrait s’agir d’un coup de tête, nous ne le contestons pas ».
Goodwin et Horner précisent que cette lésion à la tête, d’une profondeur d’environ un demi-pouce, n’est pas une preuve irréfutable de l’hypothèse selon laquelle ces dinosaures se frappaient la tête dans le cadre de leurs interactions sociales – l’équivalent crétacé de la façon dont les béliers s’affrontent aujourd’hui. La blessure aurait pu être causée par une chute de pierre, une rencontre fortuite avec un arbre ou un autre dinosaure.
Un scanner du dôme révèle la disposition verticale bien organisée du réseau neurovasculaire dans le crâne et le dôme de Platytholus clemensi, ce qui suggère que le réseau alimente des structures verticales au sommet du dôme. (La barre d’échelle est de 2 centimètres). Crédit : Jack Horner et Mark Goodwin
« C’est la première chose que tout le monde veut faire : les écraser ensemble. Et, vous savez, nous n’en voyons aucune preuve histologique », a déclaré Horner, en se référant à des études détaillées des tissus sous-jacents au dôme, à la fois dans ce spécimen et dans d’autres crânes de pachycéphalosaures. « Quelque chose a frappé le sommet de la tête de cet homme et l’a endommagé, et c’était quelque chose de grave. Mais avoir un mécanisme de défense sur la tête n’est pas une bonne idée, pour personne. Toutes les caractéristiques, tous les accessoires que nous trouvons sur la tête des dinosaures, je pense, ne sont que de l’affichage – tout est une question d’affichage ».
Ce type d’ornementation est courant chez les ancêtres reptiliens des dinosaures et chez leurs descendants oiseaux ; il sert à la fois à attirer les partenaires et à intimider les rivaux. Mais Horner et Goodwin soutiennent depuis longtemps que la structure interne du crâne des pachycéphalosaures n’est pas assez souple pour permettre un coup de tête sans causer de graves lésions cérébrales, et que le coup de tête est un phénomène propre aux mammifères que l’on observe rarement chez les reptiles ou les oiseaux. Plus précisément, le crâne des pachycéphalosaures est dépourvu de spécialisations, telles qu’une chambre pneumatique au-dessus de la boîte crânienne, comme on en trouve chez les mouflons, ou d’autres caractéristiques présentes chez les mammifères qui se livrent à des coups de tête violents.
« Je ne vois aucune raison de transformer les dinosaures en mammifères, plutôt que d’essayer de comprendre ce qu’ils pourraient faire en tant que reptiles ressemblant à des oiseaux », a déclaré Horner.
Horner, Goodwin et David Evans de l’Université de Toronto et du Musée royal de l’Ontario au Canada ont publié leur description du nouveau pachycéphalosaure le mois dernier dans le Journal of Vertebrate Paleontology. L’équipe a nommé la nouvelle espèce Platytholus clemensi, en l’honneur de William Clemens, paléontologue de l’université de Berkeley aujourd’hui décédé, qui a recueilli de nombreux fossiles – en particulier des fossiles de mammifères – dans la même formation de Hell Creek où la nouvelle espèce a été trouvée.
Une boule de bowling dans les archives fossiles
Selon Horner et Goodwin, les crânes de pachycéphalosaures sont assez fréquents dans de nombreux gisements de dinosaures, mais un peu moins dans la formation de Hell Creek, qui date de la fin du Crétacé, quelques millions d’années avant l’impact de l’astéroïde ou de la comète qui a fait tomber le rideau sur les dinosaures et a changé la trajectoire de la vie sur Terre. L’une des principales raisons de l’omniprésence des crânes est leur large dôme osseux.
« Avec les pachycéphalosaures, pensez à une boule de bowling dans les archives fossiles », a déclaré Goodwin. « Leurs crânes roulent, sont enterrés et, lorsqu’ils sont exposés à la surface, ils sont très robustes, ce qui leur permet de résister aux intempéries et à l’érosion. Plus d’une fois, des gens ont marché sur une zone pendant tout l’été et ont découvert que ce qu’ils pensaient être un simple rocher, parce qu’il ressemblait à un galet glaciaire, était en fait un très beau dôme. »
Bien que Goodwin et Horner aient mis au jour de nombreux autres fossiles de la formation de Hell Creek au cours des 45 à 50 dernières années, notamment des os de Triceratops, de T. rex et d’hadrosaures à bec de canard, ils s’intéressent tout particulièrement aux pachycéphalosaures, à la fois à leur évolution et à leur passage de l’état juvénile à l’état adulte. Ils ont tranché de nombreux crânes pour étudier leur évolution dans le temps et pour vérifier la théorie selon laquelle les créatures s’affrontaient, ou du moins que les mâles le faisaient.
Leur conclusion : Rien n’indique, d’après la structure osseuse, que le crâne ou le cou aurait pu résister à une collision frontale. Le crâne partiel nouvellement décrit, qui n’a pas été trouvé avec d’autres parties du squelette, présente également une structure osseuse incompatible avec un choc tête contre tête.
Comme les os du crâne ne ressemblaient pas aux spécimens des deux autres types de pachycéphalosaures juvéniles, subadultes ou adultes qui vivaient dans la région à la même époque – Pachycephalosaurus lui-même, qui a donné son nom à ces dinosaures, et Sphaerotholus – les paléontologues ont classé l’animal dans un nouveau genre et une nouvelle espèce, Platytholus clemensi.
Le crâne présentait des caractéristiques que les paléontologues avaient déjà observées chez d’autres pachycéphalosaures, dont Sphaerotholus : des vaisseaux sanguins dans le crâne qui se terminaient brusquement à la surface du dôme, ce qui indique que le sang alimentait à l’origine un tissu situé au sommet du dôme. Si ce revêtement était une gaine de kératine, les vaisseaux sanguins se seraient étalés et auraient laissé des indentations ou des sillons le long de la surface bombée, comme on peut le voir, par exemple, sous le bec des oiseaux ou sur le crâne de Triceratops et d’autres cératopsiens ou dinosaures à cornes. Mais les vaisseaux étaient perpendiculaires à la surface, comme s’ils alimentaient une structure verticale.
« Ce que nous voyons, ce sont ces canaux verticaux qui arrivent à la surface, ce qui suggère qu’il pourrait y avoir de la kératine sur le dessus, mais qu’elle est orientée verticalement », a déclaré Horner. « Je pense que ces pachycéphalosaures avaient quelque chose sur le dessus de leur tête que nous ne connaissons pas. Je ne pense pas qu’il s’agissait simplement de dômes. Je pense qu’il y avait une présentation élaborée sur le dessus de leur tête ».
Goodwin a noté que la forme de la tête bombée des pachycéphalosaures changeait au fur et à mesure que les animaux grandissaient, devenant plus proéminente et plus élaborée à mesure qu’ils approchaient de l’âge adulte. Cela suggère également qu’elles étaient utilisées pour l’exhibition sexuelle et la cour, bien qu’elles aient pu être utilisées pour frapper les flancs, plutôt que la tête, des rivaux mâles. Il pense que les dinosaures distinguaient probablement les sexes par la couleur, comme le font la plupart des oiseaux modernes, tels que les casoars, les pafowls et les toucans, dont les téguments de couleurs vives autour de la face et de la tête servent à la communication visuelle.
« Il est raisonnable de penser que la couverture du dôme pouvait également être de couleur vive ou changer de couleur selon les saisons.
Les paléontologues sont en train d’obtenir des tomodensitogrammes et d’effectuer des analyses histologiques sur des coupes fines d’autres dômes de pachycéphalosaures afin de déterminer si d’autres dinosaures à dôme ont pu porter un couvre-chef vertical élaboré en plus de l’ensemble connu de bosses, de ganglions et de cornes.
« La combinaison de l’histologie crânienne après une coupe fine du crâne et de la tomodensitométrie nous a fourni un ensemble de données beaucoup plus riche et constitue la base de notre hypothèse selon laquelle le dôme était recouvert d’une couche kératineuse », a déclaré Goodwin. « Nous savons que le dôme était recouvert de quelque chose et nous émettons l’hypothèse, au moins pour ce taxon, qu’il avait une composante structurelle verticale, contrairement à Triceratops, T. rex et d’autres dinosaures, qui avaient une peau dure ou de la kératine recouvrant étroitement l’os.
Goodwin et Horner ont nommé la nouvelle espèce en l’honneur de Clemens car tous deux ont développé des liens étroits avec lui au cours des nombreux étés où tous trois ont exploré le Montana à la recherche de fossiles du Crétacé, travaillant parfois côte à côte sur le terrain.
Bill Clemens a joué un rôle très important dans la vie de Mark, mais il a peut-être joué un rôle encore plus important dans ma vie parce que c’est lui qui, en 1978, m’a dit : « Tu sais, Jack, il y a cette femme à Bynum, dans le Montana, qui a trouvé un grand dinosaure, et elle a besoin qu’on l’identifie » », a déclaré M. Horner. Lorsque lui et son collègue Bob Makela ont visité la boutique de roches de cette femme, a expliqué M. Horner, elle a posé des questions sur quelques fossiles plus petits qui se trouvaient également dans sa boutique et qui se sont avérés être « les premiers ossements de bébés dinosaures trouvés dans le monde ».
Cette découverte a fourni la première preuve évidente que certains dinosaures s’occupaient de leurs petits et a conduit Horner à écrire plusieurs livres sur la structure familiale chez les dinosaures à bec de canard, dont Digging Dinosaurs en 1988 et une suite, Dinosaur Lives : Unearthing an Evolutionary Saga, en 1997. Il a également écrit plusieurs livres pour enfants, dont Maia : A Dinosaur Grows Up, en 1995, sur un bébé bec-de-canard de l’espèce que Horner a nommée Maiasaura, et la suite de 2023, Lily and Maia….a Dinosaur Adventure (Lily et Maia : une aventure de dinosaures).
« Je dois une grande reconnaissance à Bill Clemens pour m’avoir envoyé faire ce petit voyage », a déclaré Horner.
Référence : « A new pachycephalosaurid from the Hell Creek Formation, Garfield County, Montana, U.S.A. » par John R. Horner, Mark B. Goodwin et David C. Evans, 14 avril 2023, Journal of Vertebrate Paleontology.
DOI: 10.1080/02724634.2023.2190369
Ces travaux ont été financés par une subvention de la Smithsonian Institution accordée à Horner et par des subventions de la National Science Foundation accordées à Goodwin.