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Dans l’air pauvre en oxygène de l’ère mésozoïque, rien n’aurait pu être très rapide. Mais le Vélociraptor pouvait courir à 64 kilomètres par heure. Selon une nouvelle étude, leur arme secrète: des poumons d’oiseau très efficaces, qui auraient fourni un apport constant en oxygène. Cette adaptation unique a pu donner à tous ces dinosaures une longueur d’avance sur leurs plus proches concurrents.

Des « super poumons » pour avoir plus d’énergie

Les biologistes savent depuis longtemps que les oiseaux, qui descendent d’une branche de dinosaures éteints, possèdent un système respiratoire inhabituel et sophistiqué qui leur donne l’énergie nécessaire pour voler. Mais les paléontologues se demandent depuis longtemps si ces « super poumons » ne sont apparus que chez les oiseaux ou plus tôt chez les dinosaures.

Contrairement aux humains et aux autres mammifères, dont les poumons se dilatent et se gonflent, les poumons des oiseaux sont rigides. Des sacs à air spéciaux situés le long des poumons se chargent de soulever des objets lourds, pompant de l’air à travers les poumons, où l’oxygène se diffuse dans le sang. Les poumons sont attachés aux vertèbres et aux côtes, qui forment le «plafond» de la cage thoracique, ce qui contribue à maintenir les poumons immobiles.

Un connecteur appelé l’articulation costo-cérébrale, où les côtes et les vertèbres se rejoignent, offre un soutien supplémentaire. Cette configuration permet un flux continu en oxygène et nécessite moins d’énergie que le gonflage et le dégonflage des poumons. Cela permet également aux paléontologues qui étudient les fossiles d’apprendre beaucoup de choses sur les poumons en examinant les os qui les entourent.

Les paléobiologistes Robert Brocklehurst et William Sellers de l’Université de Manchester au Royaume-Uni et la biologiste Emma Schachner de la Louisiana State University de Baton Rouge se sont tournés vers des modèles informatiques. Ils ont comparé les formes des éléments squelettiques tels que les vertèbres et les côtes de diverses espèces d’oiseaux et de dinosaures non-aviens.

Une architecture pulmonaire similaire à celle des oiseaux

De nombreux dinosaures, y compris des thérapods comme Velociraptor et Spinosaurus, un grand dinosaure carnivore, avaient une architecture pulmonaire similaire à celle des oiseaux, a rapporté l’équipe dans la Royal Society Open Science. Ces dinosaures arboraient une articulation costo-cérébrale et le «plafond» osseux, semblable à un oiseau, de vertèbres et de côtes qui contribuent à la rigidité des poumons.

L’équipe conclut que tout cela suggère que les dinosaures ont le même type d’organes respiratoires efficaces que les oiseaux. Ces super poumons peuvent aider à expliquer pourquoi les dinosaures ont réussi à dominer et à se répandre sur la planète, malgré l’air raréfié du mésozoïque, explique Brocklehurst. À l’époque, l’air ne contenait que 10 à 15% d’oxygène, contre 20% aujourd’hui.

Jingmai O’Connor, paléontologue de l’Institut de paléontologie des vertébrés et de paléoanthropologie de l’Académie chinoise des sciences de Beijing, explique Jingmai O’Connor. «Les oiseaux sont vraiment étranges par rapport à tous les autres animaux», dit-elle. « Ils ont ce système respiratoire très évolué, et nous nous sommes toujours demandé: » comment cela a-t-il évolué? « Il semble maintenant probable que les super poumons se sont d’abord développés chez les dinosaures, puis qu’ils ont ensuite évolué pour permettre le vol des oiseaux, explique-t-elle.

Mais O’Connor ajoute que ce n’est pas parce qu’un fossile a la structure osseuse d’un poumon en forme d’oiseau qu’il a réellement de « super poumons ». Trouver le tissu pulmonaire, qui n’est presque jamais préservé, serait la solution. Elle a décrit ce qui pourrait être les premiers poumons préservés trouvés dans un oiseau fossile lors de la réunion annuelle de la Society of Vertebrate Paleontology à Albuquerque, au Nouveau-Mexique, ainsi que dans un article publié dans les Actes de la National Academy of Sciences.

Une structure squelettique primitive

Dans cet oiseau chinois de la taille d’une colombe, âgé de 120 millions d’années, elle et son équipe ont noté que, même si en apparence les poumons étaient sophistiqués, la structure squelettique autour d’eux était primitive, ce qui suggère que les os et les tissus mous ne pouvait pas évoluer à un rythme constant.

Cependant, tout le monde n’est pas sûr que les organes d’oiseaux d’O’Connor soient réellement des poumons. Les structures pourraient être un artefact minéral, spécule Corwin Sullivan, paléontologue de l’Université de l’Alberta à Edmonton, au Canada, qui étudie l’évolution des systèmes respiratoires aviaires. Mais même dans ce cas, explique-t-il, ce spécimen est «absolument fascinant».

Source : Science