La physique

Le Tyrannosaurus rex est célèbre pour sa tête surdimensionnée, ses énormes mâchoires musclées et ses dents en forme de couteau, qui, selon les paléontologues, ont permis à ce redoutable prédateur de dévorer facilement des proies sans méfiance. Une étude de Stephan Lautenschlager suggère maintenant que sa forme d'orbite était tout aussi importante [1]. En analysant les formes des orbites de plus de 400 crânes de dinosaures et d'espèces apparentées, le paléontologue de l'Université de Birmingham, au Royaume-Uni, a découvert que les dinosaures carnivores, tels que le T. rex, regardaient le monde à travers des trous elliptiques. Des simulations indiquent que ces trous allongés auraient permis au crâne d'un T. rex de résister aux forces de morsure importantes que ces créatures préhistoriques ont générées lorsqu'elles se sont mordues.

Pour son étude, Lautenschlager a utilisé une technique issue des technologies de reconnaissance faciale pour caractériser les formes des contours de chaque orbite dans son échantillon de crâne de dinosaure. Ces formes ont ensuite été analysées avec un outil d'analyse par éléments finis - une méthode couramment utilisée pour prédire comment un objet réagit à une force - pour voir comment ils se sont déformés lorsqu'ils sont soumis aux diverses contraintes émanant d'une morsure.

Considérant la forme des orbites, Lautenschlager a découvert que la plupart des espèces de son étude regardaient à travers des ouvertures circulaires, similaires aux contours des orbites rondes observées dans les crânes humains. Quelques espèces, dont le T. rex et le Skorpiovenator, un dinosaure carnivore trouvé en Antarctique, avaient des contours de douilles avec des formes plus inhabituelles, allant de simples ellipsoïdes à des motifs lobés. "La cavité oculaire du Skorpiovenator est essentiellement séparée en deux", lui donnant un contour en forme de sablier, explique Lautenschlager.

À la recherche de points communs entre les dinosaures aux contours inhabituels des orbites, Lautenschlager a découvert qu'ils étaient tous des mangeurs de viande avec de grands crânes par rapport à leur taille corporelle. Lors d'une morsure, les mâchoires de ces prédateurs au sommet se sont brisées avec une force d'environ 50 000 newtons. Les contraintes crâniennes qui en résultent pourraient déformer une orbite avec un contour circulaire, selon l'analyse de Lautenschlager. Un T. rex hypothétique avec une telle cavité aurait probablement développé des os plus épais dans les zones les plus déformées. "Cela aurait rendu le crâne beaucoup plus lourd ou aurait eu un impact sur l'espace pour d'autres tissus", dit-il. En revanche, une douille au contour allongé subirait nettement moins de déformations. "Il semble que les carnivores aient développé des douilles capables de résister aux forces [liées à la morsure]."

Les adaptations de crânes chez les dinosaures géants ne sont pas si inattendues, admet Lautenschlager, mais son analyse a créé une surprise. Contrairement à ses parents, un bébé T. rex avait des orbites aux contours circulaires et n'en développait que de formes allongées vers l'âge de 10 ans, l'âge auquel les paléontologues considèrent que le T. rex est passé à l'âge adulte. "Cela laisse entendre qu'un bébé T. rex n'avait pas besoin d'une douille aussi stable", dit-il. La découverte est liée à d'autres études suggérant que les juvéniles et les adultes de T. rex avaient des régimes alimentaires différents.

Les chercheurs connaissent depuis longtemps les formes particulières des orbites chez les archosaures, un groupe d'animaux qui comprend des dinosaures, des oiseaux et des crocodiles. Cependant, des études antérieures ont porté principalement sur le diamètre du globe oculaire ou se sont concentrées sur un sous-ensemble d'archosaures, explique Thomas Holtz, paléontologue à l'Université du Maryland, College Park. "Cette [nouvelle étude] est un regard beaucoup plus complet sur l'évolution de la taille et de la forme des yeux des archosaures que jamais auparavant", déclare Holtz. Il est particulièrement impressionné que Lautenschlager ait incorporé différentes sources de preuves dans l'analyse. "Il est agréable de trouver des explications raisonnables et mathématiquement étayées pour les formes particulières que nous trouvons dans les structures anatomiques", dit-il.

–Katherine Wright

Katherine Wright est rédactrice en chef adjointe de Physics Magazine.

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