Origine de l'homéothermie : Des os
Type A, Lamellaire zonal : Le périoste assure la croissance en épaisseur de l'os en ajoutant des couches successives à la périphérie. Le cortex est peu vascularisé et présente des anneaux et des lignes d'arrêt de croissance Type B, Fibro-lamellaire azonal : Le périoste assure la croissance en épaisseur, c'est l'ossification primaire. Le cortex est richement vascularisé et ne présente pas d'anneaux de croissance. De nouveaux vaisseaux sanguins l'envahissent et autour d'eux l'os préexistant est détruit puis remplacé par de l'os neuf, c'est l'ossification secondaire. De la sorte, le cortex est en perpétuel remaniement et sa structure s'adapte aux contraintes mécaniques que subit l'os.
(d'aprés Botha et Chinsamy, 2000)
Pour en savoir plus sur l'os
Les os des Tétrapodes peuvent être divisés en 2 types : lamellaire zonal (A) et fibro-lamellaire azonal (B). Dans la nature actuelle, on trouve le type A chez les Amphibiens et les Lépidosauriens et le type B chez les Mammifères et les Oiseaux. On a donc là un moyen de distinguer un os de poïkilotherme ectotherme (type A) d'un os d'homéotherme endotherme (type B). En pratique c'est beaucoup moins simple car existe des exceptions. Expérimentalement on a montré que la présence de zones de croissances chez le Lézard dépend des conditions de milieu. Elles apparaissent lorsqu'il y a des variations saisonnières. Elles existent aussi chez les Mammifères hibernants.
Coupe dans la fibula d'un gros Gorgonopsien (Scylacops). Les flèches indiquent les lignes d'arrêt ce croissance. (Ray et all 2004)
Que nous apprennent les fossiles?
Les Synapsides du permien
Commençons par les cas les plus simples. Au permien inférieur les Synapsides comme Dimetrodon ont des os du type A ; ils étaient donc des poïkilothermes ectothermes. Leur grande voile dorsale leur servait à absorber la radiation solaire. Au Trias supérieur les Mammaliformes ont des os de type B. Le passage d'un type à l'autre s'est fait dans intervalle et c'est là que les choses se compliquent. Les gros Gorgonopsiens du permien supérieur ont des os de type A avec 5 à 6 anneaux de croissance tandis que les espèces contemporaines de petite taille ont des os de type B pendant leur jeune âge puis de type A à l'âge adulte. L'animal grandissait d'abord rapidement puis sa croissance se ralentissait et subissait les variations du milieu. L'animal était-il d'abord homéotherme et endotherme avant de devenir ectotherme? Une autre interprétation est possible. L'animal dans son jeune âge restait au nid et était nourri par ses parents ce qui lui assurait une croissance rapide pendant toute la bonne saison et ses os se construisaient sur le type B. A la fin de la bonne saison, il était devenu un adulte indépendant et subissait alors les vicissitudes du climat.
Coupe dans l'humérus de Diademodon. La moelle est en bas et le cortex en haut de l'image. Les flèches indiquent les lignes d'arrêt de croissance. Barre d'échelle 125 µm. (Botha et Chinsamy, 2000)
Coupe dans le fémur de Cynognathus. La moelle est en bas et le cortex en haut de l'image. Il n'y a aucune ligne d'arrêt de croissance. Barre d'échelle 250 µm. (Botha et Chinsamy, 2000)
Chez les Cynodontes non mammaliens
Tous les cas sont possibles depuis la croissance cyclique avec des os de type A jusqu'à la croissance rapide et soutenue et des os de type B en passant par des cas mixtes type B puis type A. Deux espèces contemporaines, le carnivore Cynognathus et l'omnivore Diademodon, ont particulièrement été étudiées. Elles vivaient en Afrique du sud et leurs fossiles sont abondants dans les mêmes couches du trias inférieur et moyen du Karoo. Les squelettes du corps de ces deux espèces se ressemblent tellement qu'il est impossible de les distinguer s'ils ne sont pas associés au squelette du crâne. La structure de l'os de Cynognathus est de type B richement irriguées indiquant une croissance rapide et soutenue tandis que celle Diademodon montre des anneaux de croissance reflets d'une croissance discontinue. Le premier était-il homéotherme alors que l'autre de l'était pas? Une autre explication est, malheureusement, possible. Le Cynognathus carnivore trouvait de la nourriture toute l'année alors que Diademodon omnivore voyait ses ressources alimentaires diminuer pendant la mauvaise saison ce qui provoquait ses arrêts de croissance.
Serait-il possible de mesurer la température de l'animal? Je vous vois me regarder d'un sourire narquois. Non, je ne vous propose pas une expédition au trias pour capturer des Cynognathus vivants mais, plus prosaïquement, d'étudier les isotopes de l'oxygène contenu dans les dents fossiles de nos deux bestioles.