Placodermes: des mâchoires pour dévorer les requins

Les caractéristiques anatomiques des Placodermes n'ont jamais existé avant eux et ne sont jamais réapparues chez un autre groupe après leur disparition. Ces animaux étaient et demeurent uniques dans l'histoire évolutive de la terre.


Les placodermes, un essai non transformé

S'il y a un groupe de poissons fossiles spectaculaire, c'est bien le groupe des Placodermes.
Ces poissons cuirassés ont eu un développement foudroyant durant le Dévonien (de - 410 à - 360 millions d'années), pour disparaître brusquement à la fin de cette période. Tout est surprenant chez ces animaux : leur apparition, leur disparition, leur relations de parenté mystérieuses, leur mode de vie et, peut-être le trait le plus important, leur morphologie.

Une gueule à terrifier les requins

Reconstitution d’un placoderme
Reconstitution d’un placoderme
Bien que l'arrière du corps évoque celui des requins, l'anatomie de la tête est des plus singulières et, il faut l'admettre, des plus effrayantes.
Les Placodermes sont des vertébrés à mâchoires (le groupe des Gnathostomes). Les mâchoires présentent des bords très coupants mais, fait particulier, les cuspides et les serratures sont indissociables de l'ensemble osseux et n'ont rien à voir avec les dents que l'on rencontre chez autres Vertébrés.
Non contents d'avoir cette curieuse et non moins terrible denture, les Placodermes exhibent également une cuirasse épaisse de 5 cm sur l'ensemble de la tête et sur une partie de la région postcrânienne.
L'arrangement des os de la tête n'a rien de comparable avec les autres Vertébrés connus, ce qui fit dire à certains paléontologues que ces animaux étaient inclassables et semblaient surgir de nulle part. Il existe un joint osseux entre l'armure de la tête et l'armure du tronc, caractère inconnu chez les autres poissons cuirassés de l'époque, tels les Ostracodermes. Cette structure permet une articulation accrue du crâne par rapport au tronc avec comme conséquence une ouverture buccale plus grande. Ajoutée à la force et l'armement des mâchoires, cette possibilité d'ouvrir une large gueule leur conférait une capacité prédatrice exceptionnelle.

Les arthrodires

Arnaud Filleul tenant un impressionnant inférognathal
Arnaud Filleul tenant un impressionnant inférognathal
C'est particulièrement au sein des Arthrodires, un des groupes inclus dans les Placodermes, que l'on trouve les animaux les plus gros, et aussi ceux qui possèdent les mâchoires les plus spectaculaires, armées de plaques tranchantes. Certaines formes de la fin du dévonien pouvaient atteindre 7 mètres. C'est ainsi le cas de Dunkleosteus, dont les crânes fossilisés ornent les expositions de tous les grands musées du monde, mais aussi d'une espèce moins connue, Titanichthys. Chez les Arthrodires, on remarque facilement les mâchoires de type particulier : la mâchoire supérieure est composée de deux éléments, le superognathal antérieur et le supérognathal postérieur, alors que la mâchoire inférieure n'est composée que d'une seule ossification, l'inférognathal, par ailleurs très impressionnante. Les mâchoires supérieure et inférieure présentent toutes deux des cuspides et serratures très coupantes qui s'encastrent parfaitement, à tel point qu'elles étaient, lors du vivant de l'animal, maintenues coupantes par l'abrasion provoquée par la fermeture de mâchoires.
Par ailleurs, les muscles adducteurs (ceux qui permettent la fermeture des mâchoires) étaient à la fois insérés sur les mâchoires supérieures et dans la région de la joue, ce qui permettait de développer une très grande force.
Les gros Placodermes se nourrissaient principalement des requins qui abondaient dans les eaux de l'époque. Avec de telles mâchoires, sectionner un requin devait être un jeu d'enfant pour Dunkleosteus.
Comme chez de nombreux grands prédateurs marins, y compris certaines espèces actuelles comme les requins, des cas de cannibalisme entre Placodermes ont été reportés. C'est ainsi que certaines plaques osseuses fossilisées présentent des marques très nettes attribuées à l'attaque de congénères. Si l'agression est l'hypothèse la plus probable, il est également possible que certains comportements de reproduction occasionnent de telles morsures.

Mais ces monstres ne sont pas à eux seuls représentatifs de l'incroyable diversité des Placodermes durant leur âge d'or. Comme c'est toujours le cas, lorsqu'une forme réussit d'un point de vue évolutif et se propage, le jeu des mutations et de la sélection naturelle entraîne l'apparition de nouvelles espèces. On dit d'un tel groupe, dont la diversité et l'aire de répartition augmentent, qu'il effectue sa radiation.

Les bothriolepis

Bothriolepis
Bothriolepis
Parmi les Placodermes ayant rencontré un grand succès évolutif, le genre Bothriolepis est certainement le plus connu.
Il s'agit d'un petit animal dont la longueur n'excède pas 25 cm, la carapace mesurant à elle seule 12 cm. Très fréquent dans les archives fossiles, il est connu dans tous les continents du monde. Il vivait principalement en eau douce, mais il semble que le groupe soit d'abord apparu dans les eaux salées.
La particularité la plus marquante de Bothriolepis est d'avoir des nageoires articulées (elles étaient aussi incluses dans la carapace) un peu à la manière de pattes de crustacés. Son allure est assez déroutante car l'animal présente aussi des yeux globuleux en position dorsale. On comprend alors que les premiers paléontologues ne savaient pas vraiment interpréter les caractéristiques morphologiques de ce poisson aux pattes de crustacés et au regard de grenouille. Une des subtilités de la carapace est le fait que les yeux, les narines et l'ouverture pinéale sont tous rassemblés dans le même orifice dorsal. Cette ouverture, appelée fenêtre orbito-nasale, avait d'abord été interprétée comme la bouche de l'animal par ses découvreurs avant que des recherches plus approfondie permettent une meilleure compréhension des structures complexes de Bothriolepis, par ailleurs impossibles à comparer avec des animaux actuels. On est maintenant tout à fait sûr que les yeux de ce curieux poisson étaient rapprochés et situés au-dessus de la tête. Mais pourquoi cette location inhabituelle ?
Beaucoup d'hypothèses ont été proposées sur le mode de vie de Bothriolepis. On a par exemple imaginé qu'il était capable de sortir de l'eau et d'avancer sur la terre ferme en se servant de ses nageoires articulées qui auraient pour l'occasion fait office de pattes. L'origine de cette proposition est la découverte de deux cavités, de part et d'autre du pharynx, qui pourrait être des poumons. Il est donc possible que Bothriolepis ait été capable de respirer l'air atmosphérique à l'aide de poumons et l'oxygène dissous dans l'eau à l'aide de branchies, comme c'est notamment le cas chez les dipneustes actuels. Cette hypothèse est cependant faiblement étayée et la majeure partie des paléontologues pense que Bothriolepis vivait dans les eaux peu profondes, se déplaçant en « marchant » sur le fond. Il pouvait vraisemblablement s'enfouir et laisser dépasser ses yeux dorsaux hors du sédiment. Bothriolepis devait se nourrir d'invertébrés benthiques.

La disparition des placodermes

Outre les immenses Dunkleosteus et Titanichthys et le minuscule Bothriolepis, les espèces de Placodermes ont foisonné durant le Dévonien et il semble que l'origine de groupe soit plus ancienne encore, probablement au Silurien, voire même antérieure. Cependant, à la fin du Dévonien, alors que le groupe présente une répartition mondiale, les Placodermes disparaissent. Si l'on pouvait observer les eaux du Dévonien, on verrait principalement ces animaux à armure, puis, après cette période, plus un seul.
Que s'est-il passé il y a environ 365 millions d'années ? Quel événement a pu entraîner la disparition d'espèces qui semblaient si bien armées pour la vie ?
En fait, les Placodermes ne furent pas les seuls animaux affectés par cette crise qui décima aussi certains requins, et une multitude d'espèces appartenant à des groupes divers.
Les paléontologues ont recensé la disparition de 35 des 46 familles de poissons qui vivaient à cette époque. On pense que 20 % de toutes les formes de vie animales des mers ont disparu à la fin du Dévonien. Il semble que des changements climatiques majeurs aient affecté le niveau des océans. Ces fluctuations de niveau auraient créé des changements radicaux de l'environnement et modifié la salinité des eaux.
Les Placodermes n'ont apparemment pas trouvé la parade adaptative à ces changements et se sont éteints. Les requins, eux, ont survécu à cette crise, même si certaines espèces ont disparu. Ils sont devenus les maîtres des eaux.

Article réalisé par Arnaud Filleul.