Du cadavre au fossile: la taphonomie

Echapper à la destruction.

Pour que le cadavre échappe aux nécrophages et aux agents physiques perturbateurs, la solution la plus simple est un enfouissement rapide. Le dépôt du cadavre dans un milieu dépourvu d'oxygène (anoxique) permet de le préserver en éloignant les nécrophages dans l'attente de l'enfouissement. Mais même dans un milieu dépourvu d'oxygène et enfouit la dépouille n'échappera pas à la décomposition par les bactéries anaérobies. Elles vont d'abord consommer les parties molles puis s'insinuer dans les squelettes pour consommer la matière organique. Parallèlement, les particules du sédiment sont soudées par un ciment minéral emprisonnant les restes de l'être vivant, le plus souvent sa carapace, sa coquille ou ses os, dans une gangue solide.

C'est l'histoire la plus simple et la plus fréquente d'un fossile. Au pire rien ne subsiste de l'être vivant sinon son empreinte dans les moules internes et externes. De nombreuses variantes existent et un même fossile peut avoir une histoire complexe. La minéralisation permet parfois la conservation ou plutôt la copie des parties molles.

Les transformations physico-chimiques et les dépôts minéraux ont transformé le cadavre en roche. C'est la diagenèse. Il est devenu un fossile.

En attendant sa découverte

Mais son histoire ne s'arrête pas là. Il va être enfouit sous des mètres voir des kilomètres de roches. Il peut aussi être déformé et défiguré lors des plissements ou détruit par le métamorphisme.

L'érosion peut lui proposer une remontée vers la surface où, là aussi, la destruction le guette. Plus le temps passe et plus le risque de disparition est grand. Un jour peut-être le marteau d'un paléontologue le libérera de son linceul de pierre et d'un long sommeil. La belle au bois dormant aura rencontré le baiser de son prince charmant.

L'étude des fossiles et de leur gisement fait l'objet d'enquêtes dignes de la police scientifique. Il faudra déterminer :

• la cause de la mort: naturelle (vieillissement, maladie), accidentelle (chute d'une falaise, enlisement, tempête) ou préméditée par un tiers: un prédateur.
• l'histoire du cadavre: a-t-il été transporté et désarticulé (par qui ou par quoi)?
• comment l'enfouissement s'est-il réalisé? immédiatement, tardivement, rapidement, dans du sable, des argiles dans l'eau?

Pour réaliser ses enquêtes, le paléontologue s'appuie sur des expériences réalisées dans le monde actuel [2]. En voici une pleine de sang, de cadavres, de mouches, de crocodiles et…de mauvaises odeurs.

Que reste-t-il des molécules de l'être vivant?

Sporopollénine et cutine sont 2 composants lipidiques de la cuticule des cellules végétales, en particulier des spores et des grains de pollen. Ce sont des composants extrêmement stables puisque que l'on peut observer des spores dont la cuticule est intacte dans des roches de l'Ordovicien (-460 Ma).

Dans les années 1970 des tests immunologiques ont montré qu'il y avait des composés organiques comparables aux composés des êtres vivants actuels dans les fossiles. Ces travaux allaient ouvrir la voie à une intense recherche de paléomolécules avec des moyens d'investigation de plus en plus sophistiqués.

Les protéines sont des constituants fragiles. Elles se dégradent rapidement puisque leur demi-vie est de 500 ans, autrement dit au bout de 500 ans il ne reste plus que la moitié de la quantité initiale car les molécules se sont décomposées en molécules plus petites[16]. On comprendra que les grosses molécules soient les meilleures candidates à rechercher. Le collagène est une longue molécule résistante constituée de 3 chaines de 1055 acides aminés enroulée en hélice. Elle est présente dans tous les tissus des animaux et plus particulièrement dans le squelette des Vertébrés. Elle a été extraite des os, des dents et des coquilles dont l'âge peut atteindre 600 000 ans (Mastodon) [13]. Au delà les résultats sont controversés et pourraient-être le résultat de contaminations. La conservation de collagène pendant un temps aussi long serait due à sa structure qui le rend particulièrement résistant [20] et à la formation de nouvelles liaisons lors de la diagenèse ce qui le rendrait encore plus résistant [19] . A-t-on vraiment extrait des fragments de collagène d'os de Dinosaures vieux de 65 MA ou même de 195 MA? Certains chercheurs en sont persuadés [18][12][14]. Vous pouvez utiliser le logiciel en ligne BLAST pour tester les séquences de peptides isolées de 2 espèces de Dinosaures que vous pouvez télécharger ici. Copier une séquence et collez là dans la fenêtre de recherche de BLAST, cliquez sur BLAST au bas de l'écran, patientez quelques dizaines de secondes et vous saurez dans quelle protéine actuelle on trouve cette séquence et dans quel être vivant. Les résultats sont troublants, non?

Puisque nous parlons de Dinosaures, je sens bien que la question qui vous taraude est

et l'ADN?

Vous êtes fan de Jurassic Park et on vous y a expliqué qu'en récupérant le contenu du tube digestif de Moustiques contenus dans l'ambre du Crétacé on pouvait récupérer le sang des Dinosaures. Le film est l'adaptation d'un roman de Michael Crichton sorti en 1990. Quel était l'état des connaissances à cette date et pourquoi cette idée de lavements à des moustiques morts conservés dans l'ambre?

Les Dinosaures actuels, les Oiseaux, ayant des globules rouges à noyaux on peut logiquement penser qu'il en était de même pour les monstres du Crétacé. Qui dit noyau dit ADN et information génétique pour reconstruire un Dinosaure. D'où l'idée d'aspirer le tube digestif des Moustiques. Michael Crichton avait eu cette idée en lisant un article de George Poinar et Roberta Hess [9]. Dans cet article les auteurs montrent que les tissus mous de l'abdomen d'une mouche de l'ambre de la Baltique (40 Ma) sont conservés et que l'on peut en observer les organites au microscope électronique. Malheureusement, comme le font remarquer les auteurs, ce cas est exceptionnel. Premier problème. Au début des années 1990 on pensait avoir extrait l'ADN d'Abeilles [3] et de Termites [4] conservés dans l'Ambre. Ces résultats n'ont pas été confirmés [1], ils seraient le résultat d'une contamination par de l'ADN actuel. Depuis, il n'a pas été possible d'extraire de l'ADN de l'ambre même sur des échantillons très récents (10 000 ans) [8]. Fin du réve.

L'ADN est la molécule organique la plus fragile. Même si elle n'est pas détruite par des bactéries, elle se dégrade spontanément. On ne peut pas espérer obtenir de l'ADN plus vieux que 100 000 ans à quelques millions d'années [5]. L'ADN se conserve mieux dans les dents, les os, les poils, les sols, les graines, les crottes [7] et à basse température. Actuellement le séquençage le plus ancien est celui d'un Mammouth congelé de Sibérie vieux de 1,6 millions d'années [13]. L'ADN fossile a permis à Svante Pääbo de publier le génome complet de l'Homme de Néandertal et de mettre en évidence une nouvelle espèce humaine, l'Homme de Denisova, à partir de quelques milligrammes d'os prélevés sur une seule phalange [6]

Récemment on a isolé des cellules du cartilage chez un Dinosaure (Caudipteryx) [15] en dissolvant la partie minérale du fossile dans une solution acide. Les cellules isolées sont minéralisées en silicates d'alumine mais elles réagissent à un colorant histochimique commun, Hématoxyline-Éosine, utilisé pour colorer le noyau et le cytoplasme des cellules actuelles. L'Hématoxyline se fixant sur les charges négatives de l'ADN on a espoir que les noyaux des cellules du Dinosaure contiennent encore de l'ADN.

Bibliographie