L'ornementation des os dermiques des pseudosuchiens : morphologie, évolution, fonction

par François Clarac

Thèse de doctorat en Biologie de l'évolution et paléontologie

Sous la direction de Jorge Cubo et de Vivian de Buffrénil.

Soutenue le 15-09-2017

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris) , en partenariat avec Institut des Sciences de la Terre de Paris / iSTeP (laboratoire) .

Le président du jury était Loïc Villier.

Le jury était composé de Martin Sander, Alexandra Houssaye, Damien Germain.

Les rapporteurs étaient Angela Delgado Buscalioni, Tortsen Scheyer.


  • Résumé

    Les pseudosuchiens représentent l'ensemble de la lignée des crocodiliens qui s'est différentiée de celle des dinosaures à partir du Trias inférieur (il y en a environ 250 Ma). A l'origine probablement endothermes et terrestres, les pseudosuchiens sont par la suite devenus ectothermes et certains d'entre eux sont retournés vers un mode de vie semi-aquatique lors de la transition Trias-Jurassique (200 Ma): les néosuchiens (formes encore représentées dans le nature actuelle) et les téléosauridés (disparus depuis le Crétacé). À l'image de certains taxons fossiles comme les " stégocéphales ", les pseudosuchiens présentent une ornementation composée de cupules et de sillons à la surface des os dermiques (toit crânien, mandibules et ostéodermes) qui a la particularité de se former par résorption osseuse au sein de ce groupe. L'étude d'os fossilisés et d'os sec par des techniques d'imagerie 3D combinées à des analyses phylogénétiques basées sur des caractères quantitatifs a montré que les formes amphibies présentent un développement accrue de l'ornementation. Par la suite, nos analyses histologiques à partir de prélèvements sur des crocodiliens vivants ont montré que ces cupules hébergent des bouquets vasculaires qui seraient possiblement impliqués dans les échanges de chaleurs en phase émergée et semi-émergée ainsi que dans le tampon, de l'acidité sanguine pendant les phases émergées (en apnée). Concernant les possible implications biomécaniques de l’ornementation, les analyses en éléments finis que nous avons effectuées à partir d’ostéodermes scannés en 3D ont montré que la présence d’ornementation n’avait pas d’influence ni sur la résistance mécanique des ostéodermes ni sur leur capacité à conduire la chaleur. Par conséquent, le rôle fonctionnel de l’ornementation serait strictement d’ordre physiologique en lien avec la mise en place d’un réseau sanguin péri-osseux qui faciliterait à la fois les transferts de chaleur entre l’organisme et l’environnement en phase d’exposition et le stockage du lactate dans les os dermiques en phase d’apnée. De plus, la mise en place de l’ornementation pourrait permettre le maintien de l’équilibre homéostatique phospho-calcique via la succession de résorption superficielle et de dépôt secondaires en périphérie des os dermiques suivant la trajectoire ontogénétique de chaque individu (phase de ponte, jeun prolongé...).

  • Titre traduit

    The pseudosuchian dermal bone ornamentation : morphology, evolution, function


  • Résumé

    Pseudosuchia is the crocodylian lineage which split up with the dinosaurs since the Early- Triassic (around 250 million years ago). At first probably endothermic and terrestrial, pseudosuchians became secondarily ectothermic and some of them returned to a semi-aquatic lifestyle at the Triassic-Jurassic transition (200 Ma): the neosuchians (still present in current nature) and the teleosaurids (disappeared since the Cretaceous). Like some extinct vertebrate groups (« the stegocephalians »), the pseudosuchians possess a dermal bone ornamentation made of pits and grooves on the skull roof, the mandibles and the osteoderms but with the particularity to be excavated by resorption. The study of both fossil and dry bones combining 3D-data monitoring and quantitative data-based phylogenetic comparative analyses evidenced that the semi-aquatic forms possess a more excavated bone ornamentation. Further, histological analyses based on living animal sampling have revealed that the ornamentation pits always house a vessel proliferation which may be involved in heat exchanges during emerged and semi-emerged periods as well as acidosis buffering during submerged periods (apnea). Concerning the biomechanical and thermal implications, the finite element analyses performed on 3D-modeled osteoderms have proved that the bone ornamentation does not modify the osteoderm heat conduction nor their mechanical resistance. Consequently, we assess that the functional role of bone ornamentation shall mainly concern physiological implications through the set-up of a blood vessel network on the bone periphery (heat transfers, blood acidosis buffering; as hypothesized by previous authors). Secondarily, bone ornamentation may also be involved in phosphor-calcic homeostasis based on the succession of pit resorption and secondary superficial bone deposit in response to the specimens. life-long changes (eggshelling, diets.).



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