Un dinosaure avale un oiseau il y a 66 millions d’années : ses excréments livrent la plume la mieux conservée jamais trouvée

Aux États-Unis, un minuscule fossile niché dans des excréments de dinosaure vient éclairer la survie des oiseaux après l’astéroïde.

Rapportée par le site d’actualités scientifiques américain Good News Network, cette découverte réalisée au Field Museum de Chicago, à partir d’un fossile exhumé dans le Montana, offre un regard inédit sur la manière dont certains oiseaux ont traversé la grande extinction de la fin du Crétacé. Au cœur d’une petite boule de crottes fossilisées, des paléontologues ont mis au jour la plume la mieux conservée jamais trouvée pour cette période, et avec elle des indices précieux sur les survivants du cataclysme.

Une “belle plume” retrouvée au milieu de crottes fossilisées

Le fossile à l’origine de l’étude est ce que les scientifiques appellent une coprolithe, autrement dit un excrément fossile. Il a été découvert en 2016, dans le Montana, par le paléontologue David DeMar Jr., coauteur de l’étude.

Lors d’une campagne de terrain à la recherche de fossiles de poissons, il repère un petit nodule sombre, brun rouge, gros comme une demi-balle de golf. En l’observant à la loupe, il tombe sur une surprise inattendue : une minuscule plume fossilisée, prise dans la masse.

Les analyses montrent qu’un dinosaure a mangé un oiseau il y a 66 millions d’années, et que ses excréments ont piégé des plumes, des écailles de poisson et des os.

L’échantillon est ensuite analysé par les équipes du Field Museum de Chicago. Les chercheurs étudient sa composition minérale et réalisent des scanners CT, ces examens en trois dimensions qui permettent de voir l’intérieur du fossile sans le détruire.

Résultat : la coprolithe contient en réalité plusieurs plumes, des petites écailles de poisson appartenant à un lépisostéidé (un “gar”, poisson à museau allongé) et des os de patte d’un oiseau disparu, le groupe des hesperornithiformes.

Hesperornithiformes : des oiseaux plongeurs condamnés à disparaître

Les hesperornithiformes formaient une lignée d’oiseaux aquatiques du Crétacé, très spécialisée. La paléontologue Jingmai O’Connor, autrice principale de l’étude, les décrit comme des oiseaux proches, dans leur mode de vie, des plongeons actuels.

Ces oiseaux avaient pour la plupart perdu la capacité de voler. Ils utilisaient des pattes adaptées pour plonger et poursuivre les poissons sous l’eau. Ils représentent la plus ancienne lignée aviaire connue à avoir abandonné le vol pour un mode de vie de plongée à propulsion par les pieds.

Contrairement aux Neornithes, le groupe qui rassemble tous les oiseaux modernes, les hesperornithiformes n’ont pas survécu à la crise de la fin du Crétacé. Ils disparaissent au même moment que la majorité des dinosaures non aviens.

Les plumes retrouvées dans les excréments sont les premières plumes d’hesperornithiformes jamais identifiées, un matériel exceptionnel pour comprendre leur biologie.

Pour les chercheurs, ces plumes constituent un maillon manquant entre les plumes anciennes, associées aux dinosaures, et les plumes modernes des oiseaux actuels. Leur structure semble occuper un “entre-deux” évolutif.

Pourquoi certains oiseaux ont survécu et pas d’autres ?

Depuis des années, Jingmai O’Connor cherche à comprendre pourquoi une seule grande lignée d’oiseaux, les Neornithes, a traversé l’extinction de masse survenue il y a 66 millions d’années, après l’impact d’un astéroïde géant. Tous les oiseaux actuels descendent de cette lignée.

L’hypothèse mise en avant dans cette étude touche à un élément central de leur anatomie : les plumes. Les Neornithes possèdent des plumes complexes, dites plumuleuses ou “plumaceous”, très efficaces pour l’isolation thermique et l’imperméabilité.

Pour O’Connor, les différences de structure des plumes auraient pu jouer un rôle décisif dans la survie au “hiver d’impact” provoqué par l’astéroïde.

Les hesperornithiformes, eux, auraient eu un plumage mêlant caractéristiques modernes et traits plus primitifs. Les chercheurs évoquent des plumes de surface modernes, probablement assez imperméables pour la vie aquatique, mais aussi de petites plumes du corps plus “duveteuses”, proches de types anciens associés aux dinosaures.

Si ces plumes internes isolaient moins bien que celles des Neornithes, ces oiseaux plongeurs auraient eu plus de mal à conserver leur chaleur dans un climat brutalement refroidi.

Un “hiver d’impact” fatal aux plus fragiles

L’impact de l’astéroïde qui frappe la Terre à la fin du Crétacé provoque un bouleversement global. Les poussières projetées dans l’atmosphère réduisent la lumière solaire, la photosynthèse s’effondre, les températures chutent : c’est ce que les scientifiques nomment un “hiver d’impact”.

Dans ce contexte, un plumage très isolant devient un atout majeur. Les oiseaux capables de maintenir leur température corporelle tout en économisant leur énergie ont davantage de chances de survivre à des années de pénurie et de froid.

Des plumes moins isolantes signifient plus de chaleur perdue, donc plus de calories à dépenser pour se maintenir en vie dans un climat soudainement glacial.

Les hesperornithiformes et un autre grand groupe d’oiseaux disparus, les enantiornithines, auraient payé au prix fort ces limites de leur plumage. À l’inverse, les Neornithes auraient bénéficié d’une combinaison gagnante : plumes très isolantes, diversité des régimes alimentaires, capacité à exploiter différents milieux.

Un fossile minuscule, mais une information géante

L’étude, publiée dans la revue scientifique Current Biology, insiste sur l’extrême rareté de ce type de fossiles. D’après le coauteur Greg Wilson Mantilla, de l’université de Washington, les restes d’oiseaux sont déjà rares, mais leurs plumes le sont encore plus.

Les plumes se conservent difficilement : elles sont légères, fragiles, et se dégradent vite. Les retrouver prises dans une coprolithe est donc un coup de chance exceptionnel.

• Les os d’oiseau renseignent sur la morphologie et la mobilité.
• Les plumes donnent accès à l’isolation thermique et au type de plumage.
• Les coprolithes révèlent le régime alimentaire et les interactions prédateur-proie.

Les auteurs plaident pour un recours systématique aux scanners CT sur les excréments fossiles déjà présents dans les collections de musées. D’autres plumes, voire des fragments de peau ou de tissus mous, pourraient s’y cacher.

Quelle place pour ces recherches vues depuis la France ?

Pour un lecteur français, cette étude menée aux États-Unis éclaire plusieurs aspects de la paléontologie moderne. Elle montre d’abord le rôle central des grandes collections muséales, comme celles du Field Museum de Chicago, comparables, dans leur fonction, à celles du Muséum national d’histoire naturelle à Paris.

En France, les coprolithes provenant de gisements célèbres – par exemple ceux d’Angeac-Charente ou d’Esperaza – peuvent eux aussi receler des indices similaires. Les mêmes techniques d’imagerie (scanners et micro-CT) y sont utilisées pour examiner, sans les détériorer, des fossiles extrêmement fragiles.

La question de la survie des oiseaux à l’extinction du Crétacé mobilise aussi les chercheurs français. Les principes restent identiques : comparer plumes, os et environnements fossiles pour comprendre quelles caractéristiques ont permis à certains groupes de franchir la crise.

En France comme aux États-Unis, la clé réside dans la combinaison de terrains bien fouillés, de collections bien conservées et d’outils d’imagerie de haute précision.

Le travail sur les plumes fossiles, longtemps marginal, prend aujourd’hui de l’importance. Il permet de croiser les observations paléontologiques avec les connaissances actuelles sur la physiologie des oiseaux modernes, étudiée dans des laboratoires français et internationaux.

Que nous apprend une plume fossilisée sur le fonctionnement d’une plume moderne ?

La plume n’est pas un simple décor. Chez l’oiseau contemporain, elle assure plusieurs fonctions : vol, isolation contre le froid et la chaleur, imperméabilité, communication visuelle. Sa structure est complexe, avec un rachis central, des barbes et des barbules qui s’accrochent les unes aux autres.

En observant la microstructure des plumes fossiles, les chercheurs peuvent déterminer si elles ressemblaient plutôt à des plumes de contour modernes ou à des structures plus simples, “floues”, moins efficaces pour piéger l’air et retenir la chaleur.

Dans le cas des hesperornithiformes, le mélange de traits modernes et primitifs suggère un compromis : assez d’imperméabilité pour plonger, mais probablement pas l’isolation optimale des oiseaux modernes. Face à un refroidissement global durable, ce compromis aurait pu devenir un handicap fatal.

Une nouvelle étape dans la compréhension de l’origine des oiseaux actuels

La découverte présentée par Good News Network illustre un mouvement de fond : les paléontologues ne se contentent plus de décrire des squelettes. Ils s’intéressent désormais aux tissus mous fossilisés, aux contenus stomacaux, aux excréments, à tout ce qui éclaire le fonctionnement concret des animaux disparus.

Chaque nouveau fossile de plume, même minuscule, affine le scénario de l’origine des oiseaux modernes et de leur succès évolutif. En l’occurrence, ce fragment issu de crottes de dinosaure renforce l’idée que les Neornithes doivent beaucoup à leur plumage évolué, véritable manteau de survie durant l’hiver d’impact.