Une découverte récente révèle des aspects fascinants des ancêtres des oiseaux, reliant ces derniers à leurs origines. Des fossiles anciens fournissent des indices précieux sur l’évolution et les mécanismes d’alimentation, mettant en lumière des caractéristiques qui ont façonné les oiseaux modernes.
Le fossile d’Archaeopteryx. Crédit : Delaney Drummond/Musée de l’histoire naturelle
Les oiseaux se distinguent en tant que seuls dinosaures ayant survécu à l’énorme extinction de masse du Cretacé supérieur survenue il y a 66 millions d’années, provoquée par l’impact d’un astéroïde de plus de 10 kilomètres de diamètre (l’illustre événement de Chicxulub). Il est désormais établi que les oiseaux sont des dinosaures, bien que la recherche de liens de parenté ait été complexe. Un moment clé de cette quête a été la découverte d’un superbe fossile d’Archaeopteryx, un oiseau ancien du Jurassique présentant des plumes et des caractéristiques typiques des dinosaures théropodes (notamment les pattes). Les théropodes, tels que le velociraptor et le tyrannosaure, sont bien connus du grand public grâce à Jurassic Park. Archaeopteryx illustre ainsi un lien essentiel entre les dinosaures volants et les oiseaux modernes, même si l’on pense qu’il ne volait pas mais effectuait de courts sauts avec ses ailes.
L’examen d’un nouveau fossile d’Archaeopteryx a mis en lumière une caractéristique fascinante reliant ces anciens animaux aux oiseaux contemporains : la présence de papilles orales, des structures molles coniques ressemblant à des dents au centre du palais. On les retrouve dans toutes les espèces d’oiseaux, divisées en différentes catégories selon leur emplacement, comme palatales, pharyngées et linguales. Bien qu’elles ressemblent à des dents, elles n’en sont pas. Pour comprendre leur fonction, il suffit d’observer un’oca avec le bec ouvert. Les papilles orales jouent un rôle alimentaire crucial, aidant à diriger la nourriture vers l’œsophage et empêchant son reflux dans la cavité coanale. Ce mécanisme maximise l’efficacité de l’système digestif des oiseaux, reconnu comme l’un des plus performants du règne animal. L’explication réside dans le vol. Étant donné que voler demande une grande quantité d’énergie, l’absorption rapide de protéines et d’autres nutriments essentiels est nécessaire. Les papilles orales permettent d’optimiser l’efficacité digestive, et il est désormais prouvé que ces caractéristiques étaient présentes chez les dinosaures volants depuis le Jurassique supérieur.
La découverte des papilles orales dans le fossile d’Archaeopteryx a été réalisée par une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques du Negaunee Integrative Research Center du Musée de l’histoire naturelle de Chicago, collaborant avec divers instituts. Parmi eux, le Comité de biologie évolutive de l’Université de Chicago, l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de l’Académie chinoise des sciences, ainsi que le Musée d’histoire naturelle du Henan à Zhengzhou. Tout a débuté en 2022, lorsque le fossile d’Archaeopteryx, désormais connu sous le nom d’Archaeopteryx de Chicago, est arrivé au Musée. Les préparateurs, dirigés par la docteure Akiko Shinya, ont consacré plus d’un an à enlever la couche de calcaire pour révéler le fossile.
Illustration d’un Archaeopteryx avec les papilles orales. Crédit : Ville Sinkkonen
Les chercheurs sont conscients que les tissus mous fossilisés brillent sous l’ultraviolet, ils ont donc exposé le fossile d’Archaeopteryx à des rayons UV afin de ne pas les endommager lors de la délicate préparation. En travaillant sur le spécimen, Shinya et sa collègue Connie Van Beek ont remarqué une lueur à l’intérieur du crâne, ce qui a conduit à une consultation rapide avec le docteur Jingmai O’Connor, auteur principal de l’étude. Après avoir consulté un ouvrage d’anatomie comparée sur les oiseaux, ils ont rapidement réalisé qu’il s’agissait de papilles orales, les plus anciennes jamais découvertes dans l’un des fossiles les plus emblématiques reliant les dinosaures en cours de vol aux oiseaux modernes.
“Imaginez si la chair du palais était composée de rangées de minuscules cônes carnés : ce sont ceux que possèdent les oiseaux et que l’on appelle papilles orales. Ces cônes semblent presque des dents et aident les oiseaux à se nourrir : les papilles guident la nourriture le long de la gorge et l’écartent de la trachée”, a expliqué le docteur O’Connor dans un communiqué. En plus des papilles orales, les chercheurs ont également trouvé de petites os à la base de la langue (présents chez les oiseaux et favorisant leur mobilité) et un organe mécano-réceptif à l’extrémité du bec, permettant aux oiseaux de chercher de la nourriture au sol (comme la rares cutrettola de Bering filmée dans le Parc National du Circeo). “L’émergence de ces trois caractéristiques au moment de l’apparition du vol plané indique qu’elles se sont développées en réponse à l’augmentation des besoins caloriques liés à la transition de prédateur terrestre à oiseau volant”, ont précisé O’Connor et ses collègues dans le résumé de l’étude.
“Ces découvertes montrent un changement évident dans la manière dont les dinosaures se nourrissaient lorsqu’ils ont commencé à voler et ont dû satisfaire une énorme demande énergétique. Les oiseaux possèdent un système digestif extrêmement efficace : tout est modifié pour maximiser l’efficacité alimentaire et les calories tirées de leur nourriture. Et le système digestif débute par la bouche”, a affirmé le docteur O’Connor. Les détails de la recherche “Les caractéristiques aviaires de l’appareil alimentaire d’Archaeopteryx reflètent les exigences accrues du vol” ont été publiés dans The Innovation.