Edmontosauraus regalis est l'un des représentants les plus connus des hadrosauridés, ces dinosaures à bec de canard dont la tête était agrémentée d'une massive crête osseuse.

Pourtant, chez lui, point d'ornementation crânienne. Du moins le croyait-on, jusqu'à ce que soit exhumé un fossile exceptionnellement bien conservé.

En réalité, E. regalis arborait, comme ses cousins, une énorme crête. Mais contrairement aux leurs, la sienne était constituée de tissus mous, donc difficilement fossilisables. Rappelant les ornements des coqs de nos basses-cours, elle jouait probablement un rôle dans ses relations sociales ou lors d'éventuelles parades amoureuses. A quand un T. rex à crête de dindon ?

Depuis la fin du XIXè siècle, la question des plumes fait débat : quand et comment sont-elles apparues ? Longtemps les scientifiques n'ont disposé que d'un fossile trouvé en 1860 (la découverte du premier fossile de plume, en 1860, un an après la publication de L'origine des espèces de Darwin, venait appuyer la théorie de l'évolution. ->), celui du premier oiseau Archaeopteryx. Grâce à la découverte, en 1996, de nouvelles empreintes de plumes moins avancées, une théorie de l'évolution de la plume est enfin possible. Théorie que confirment et complètent aujourd'hui de nouveaux fossiles chinois.

Sur la gangue de pierre du fossile, ils forment des traces sombres : des filaments de 10 à 15 cm de long, pour une largeur de 2 mm. Un non-initié les aurait sans doute négligés, mais pas Xing Xu. Pour ce paléontologue de l'Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de Pékin, ces disgracieux petits fils visibles le long du cou, de l'arrière du crâne et de la queue du dinosaure Beipiaosaurus (<-) représentent même une extraordinaire trouvaille : "Elle correspond au premier stade évolutif des plumes, le stade le plus primitif".
Extraordinaire trouvaille car, dans la foulée des découvertes tirées de l'ambre en 2008, par l'équipe française du paléontologue Didier Néraudeau, du Centre armoricain de recherche en environnement, à l'université de Rennes, c'est tout le puzzle de la plume qui se précise. La première pièce avait été découverte en 1860 : une plume de 150 millions d'années appartenant à Archaeopteryx, représentant originel de la famille des oiseaux, qui comprend aujourd'hui pas moins de 9000 espèces. Tous les oiseaux sont équipés de plumes. Elles sont à la fois un parfait isolant thermique (quoi de mieux que le duvet d'oie pour protéger du grand froid ?) et un outil aérodynamique pour le vol. À n'en pas douter, une des plus belles réussites de l'évolution.
Darwin, qui voyait à juste titre en cette plume d'archaeopteryx (la plus ancienne jamais trouvée) une preuve éclatante de sa théorie, aurait d'ailleurs adoré cette histoire : avec beipiaosaurus (<-), un herbivore de 2 m de long âgé de 125 millions d'années, déterré il y a dix ans par des fermiers de la province du Liaoning (nord-est de la Chine), c'est la théorie émise en 1999 par les biologistes américains Richard Prum et Alan Brush qui se trouve confirmée par le fossile. En effet, ces chercheurs avaient imaginé une évolution en cinq stades successifs, du plus simple au plus évolué (infographie ->), le dernier aboutissant au vol.

UNE SIMPLE TIGE CENTRALE

Or, les filaments mis en évidence par Xing Xu et son équipe correspondent exactement au premier stade, le plus ancestral : une simple tige centrale, sans les ramifications latérales (ou "barbes") présentes sur les plumes évoluées.
Comment les filaments sont-ils apparus ? Pour Richard Prum, dont l'avis reste la référence, les plumes, à la différence des poils, ne dérivent pas des écailles qui recouvraient la peau des premiers reptiles, mais de l'épaississement, puis de l'allongement d'une zone de l'épiderme riche en kératine (une protéine hydrophobe et résistante) appelée placode, formant peu à peu un tube. Cette origine distincte se lit d'ailleurs dans leur composition : la kératine bêta des plumes, propre aux reptiles et aux oiseaux, est plus solide que la kératine alpha des poils.
"À l'origine, ces protoplumes ont dû assurer la même fonction de protection contre le froid et l'eau que les poils, explique Didier Néraudeau. Mais les plumes ont probablement joué très tôt un rôle accru dans la différenciation sexuelle." Pour Richard Prum aussi, les longues plumes primitives de beipiaosaurus lui servaient à impressionner ses partenaires lors des parades...
Tout cela explique la divergence de forme et la complexité croissante des plumes, qu'illustre parfaitement latrouvaille charentaise de Didier Néraudeau : sept minuscules plumes d'un millimètre de long coulées dans un bloc d'ambre opaque vieux de 100 millions d'années. À qui appartenaient-elles ? Mystère. Peut-être au dinosaure Troodon (ormosus ou à l'un de ses cousins dromaeosaurus (du groupe des "raptors"). On les sait proches des origines aviaires, et cinq de leurs dents ont été retrouvées dans une couche sédimentaire attenante à celle ayant livré l'ambre. Seule certitude : "La petite taille des plumes ne devait pas permettre à l'animal de voler, et (ait plutôt pencher pour un fin duvet protégeant du froid", avance Didier Néraudeau.
Soumis au rayonnement synchrotron afin d'en tirer une image tridimensionnelle (->), ces restes ont révélé une structure inconnue jusqu'alors. "Elles ont une forme imparfaitement plane, peut-être hélicoïdale à l'origine, avec l'amorce d'une nervure centrale (le rachis) constituée de la fusion des barbes par leur base", décrit le chercheur.

DES PLUMES PRIMITIVES

D'apparence anodine, cette amorce de nervure, dont la forme évoque celle du tronc de palmier, qui est constitué par la base des feuilles, représente un fait capital. Cette structure, indispensable pour confirmer la théorie de Prum et Brush, n'avait encore jamais été mise en évidence.
"Elle correspond à la transition entre le stade 2, constitué de plumes sans rachis central, à celles du stade 3, qui en sont pourvues, et nous ont permis de révéler le mécanisme de passage de l'un à l'autre", détaille Didier Néraudeau. La suite de l'histoire est mieux connue : grâce aux nombreuses trouvailles réalisées en Chine, des plumes plus évoluées (mais pas encore aviaires) ont pu être identifiées sur des animaux comme caudipteryx, qui vivait il y a 120 millions d'années, et possédait une queue et des membres antérieurs recouverts de plumes de 20 cm. Alors, les origines de la plume sont-elles élucidées ? Pas tout à fait... Car le fossile étudié par Xing Xu fait débat. Il ne s'agit pas de son âge : qu'il soit postérieur à archaeopteryx plus évolué est un effet classique de survivance d'une forme ancestrale (encadré).

Non. La vraie question porte sur la conservation des plumes fossiles. Pour Richard Prum, pas de doute, les empreintes qui entourent beipiaosaurus sont celles de plumes primitives. Mais elles pourraient aussi bien s'expliquer par la dégénérescence, dans les jours ayant suivi la mort de l'animal, de barbes de plumes plus évoluées, comme cela s'observe sur les cadavres d'oiseaux actuels. Difficile de trancher... Des filaments tubulaires ont cependant déjà été soupçonnés sur un autre dinosaure chinois trouvé en 1997, sinosauropteryx. Xing Xu ne fait donc que bétonner le dossier. Et son étude va d'ailleurs plus loin. En comparant en effet la pilosité filamenteuse entourant le ptérosaure sardes (trouvé en 1971 au Kazakhstan et âgé d'environ 150 millions d'années) avec celle du beipiaosaurus, il a trouvé la parenté qui répond à une question aussi capitale que méconnue : la date des origines !

UNE TRÈS LONGUE HISTOIRE

En effet, si un dinosaure et un ptérosaure - reptile volant appartenant à une lignée voisine mais différente de celle des dinosaures - partagent un même caractère, c'est qu'ils l'ont hérité d'un ancêtre commun. Or, les deux lignées ont divergé dès le Trias moyen, il y a environ 240 millions d'années. C'est sans doute à cette époque très reculée que remonterait l'origine de la plume. Ce raisonnement, jugé convaincant par Didier Néraudeau, laisse donc à la plume une très longue histoire avant qu'elle n'autorise l'envol... Reste maintenant à trouver un fossile qui confirmerait cette hypothèse... Eh bien, il se peut qu'il soit trouvé : un tout nouveau dinosaure, Tianyulong confuciusi (La découverte de Tianyulong confuciusi, un nouveau dinosaure, pourrait confirmer que les origines de la plume remontent à... plus de 200 millions d'années. ->), décrit en mars par Xiao-Ting Zheng (et Xing Xu...), possède des plumes potentiellement apparentées à celle de beipiaosaurus. Or, les lignées conduisant à ces deux espèces ont divergé à la fin du Trias, Eurêka ? Des études plus poussées sont encore nécessaires pour l'affirmer. Mais la solution de l'énigme n'a jamais été aussi proche.

DÉCOLLAGE OU VOL PLANÉ ? Microraptor gui, plus petit que archaeopteryx, était doté de longues plumes aux quatre membres, et de griffes qui devaient lui permettre de grimper aux arbres, puis de s'élancer dans les airs. Si la plupart des paléontologues admettent désormais que le vol est apparu bien après les premières plumes, deux théories s'affrontent pour l'expliquer. Selon les uns, les premiers animaux volants se seraient arrachés du sol en pratiquant la course, associée à un battement des membres antérieurs, dont le plumage les aidait alors à s'élever dans les airs. Pour les autres, le vol est apparu chez des animaux capables de grimper aux arbres grâce à des crochets situés à l'avant des ailes nouvellement formées, comme ceux que possède le jeune hoatzin, un oiseau sud-américain. Une fois dans les arbres, l'ancêtre des oiseaux aurait été capable de se lancer dans les airs et de planer grâce à des plumes déjà présentes... Avant que le battement des membres antérieurs, évoluant vers les ailes, ne fasse à son tour son apparition. La découverte en 2003 par Xing Xu (encore lui) d'un étonnant, dinosaure planeur à quatre ailes, Microraptor gui, conforte la deuxième solution, bien que la mécanique de son vol n'ait pas encore été entièrement démontrée. Outre le fait qu'elles étaient couvertes de plumes, les pattes de Microraptor gui étaient armées de griffes courbes et minces.