La recherche depuis 120 ans de l'utilité des bras de T. rex

Zaria Gorvett BBC Future

Si le carnivore le plus célèbre du monde avait survécu à l'extinction massive qui a tué les dinosaures il y a 66 millions d'années, il aurait peut-être fini par perdre complètement ses bras.

La fin de la saison approche à grands pas - la dernière chance de succès de ce qui a été une expédition très coûteuse.

Nous sommes en août 1902 et Barnum Brown a emmené une équipe de paléontologues au cœur de l'étrange paysage ondulé de collines en bandes des Badlands du Montana.

Au milieu des températures élevées et de la poussière qui s'accumule, ils cherchent des fossiles, creusant la terre brun doré à l'aide de ciseaux et de pioches, creusant des mini-carrières à des endroits épars, découvrant parfois des découvertes à moitié correctes pour ensuite les abandonner. Il leur fallait de toute urgence quelque chose de bon à renvoyer au Musée américain d'histoire naturelle.

Depuis son bureau de New York, le patron de Brown est tout aussi anxieux que ses lointains employés. Henry Fairfield Osborn avait récemment pris livraison de leur dernier prix, un vaste morceau de roche contenant le crâne d'une sorte de dinosaure à bec de canard.

Il avait été tendrement transporté sur 3 379 km depuis le site de fouilles, un voyage laborieux et risqué impliquant des chevaux, des lignes de chemin de fer et beaucoup de levage lourd.

Ce n'est qu'à ce moment-là qu'Osborn a découvert que, caché dans sa tombe de pierre, le fossile n'était depuis le début qu'un désordre froissé et difforme. Le spécimen a été banni au sous-sol du musée, mais il a estimé qu'il aurait tout aussi bien pu être jeté.

Mais maintenant les choses s'améliorent. Brown a mis au jour un certain nombre d'os d'un grand dinosaure carnivore prometteur, entièrement nouveau pour la science. Son os de la hanche mesurait 1,5 m de long, sans parler du reste. C'est le Tyrannosaurus rex - le premier jamais découvert. Brown n'a jamais rien vu de tel.

Dans une lettre adressée à Osborn, Brown écrit : "il ne fait aucun doute que c'est la découverte de la saison jusqu'à présent pour son importance scientifique [sic]".

Il était loin de se douter qu'il s'agissait plutôt de la trouvaille du siècle - une découverte qui allait transformer notre compréhension des dinosaures et galvaniser l'intérêt du public pour ce groupe de créatures anciennes jusqu'alors obscur, et ce, pendant une bonne partie de l'ère moderne.

Mais dès le début, un aspect de ces rois des "lézards tyrans" était profondément mystérieux : leurs bras chétifs.

Le squelette du T. rex de Brown était dépourvu de tous ses doigts et de ses deux avant-bras, qui étaient dessinés sur les premiers portraits à l'aide d'une approximation étonnamment précise - suscitant des spéculations sur le fait qu'ils ne pouvaient sûrement pas être aussi trapus.

Quelle pouvait être leur fonction ? Et comment ont-ils fini par être si petits ?

Bizarrement, ils l'étaient. Aujourd'hui, le T. rex est presque aussi célèbre pour ses petits bras flétris que pour ses énormes dents - elles sont tellement disproportionnées qu'on dirait presque qu'elles ont été arrachées à une autre espèce et simplement collées dessus, dans un retour aux hilarantes erreurs d'assemblage d'os du XIXe siècle (comme la fois où les plaques dorsales en forme de diamant caractéristiques du stégosaure ont été ajoutées à sa queue).

"Vous pouvez regarder ses bras et dire, eh bien, ils sont ridicules. Ils sont tellement différents de tout ce qui existe aujourd'hui, quel est l'intérêt ?", déclare L J Krumenacker, paléontologue à l'université d'État de l'Idaho.

Avec des bras qui ne mesuraient que 0,9 m de long sur un individu de 13,7 m, les petits appendices hilarants de ce formidable carnivore ont fait l'objet d'intenses spéculations depuis leur découverte - malgré des décennies d'étude, personne n'a encore la moindre idée de leur utilité.

Un ensemble d'os manquants

Bien que le T. rex original de Brown ait été déterré en 1902, il a fallu attendre un certain temps avant que les scientifiques ne contemplent pour la première fois ses étranges bras.

Le squelette initial ne comprenait guère plus qu'un assortiment clairsemé d'os mélangés, dont le bassin, une seule omoplate, un seul os du bras et une partie du crâne.

Six ans plus tard, le chasseur de fossiles a découvert un autre individu un peu plus au sud, à Big Dry Creek dans le Colorado. Il s'agissait d'un spécimen exceptionnellement parfait, dont la silhouette imposante habite aujourd'hui encore le Musée américain d'histoire naturelle. Mais celui-ci n'avait pas non plus de bras.

Pendant la majeure partie du siècle suivant, les scientifiques n'ont pu que faire des suppositions sur ce à quoi les avant-bras du T rex auraient pu ressembler.

Nombre d'entre eux se sont basés sur son cousin Gorgosaurus, un autre tyrannosaure qui a également parcouru l'Amérique du Nord au Crétacé supérieur, il y a environ 66 à 101 millions d'années.

Puis, le 5 septembre 1988, l'éleveuse Kathy Wankel est tombée par inadvertance sur une étrange protubérance émergeant de la terre près du lac Fort Peck, dans le Montana - elle ressemblait au coin d'une enveloppe, a-t-elle déclaré plus tard au Washington Post.

Wankel n'a pas eu le temps d'extraire sa trouvaille ce jour-là, mais elle ne l'a pas oubliée : elle est revenue un mois plus tard et a déterré un ensemble d'os longs, qu'elle a conduit au Museum of the Rockies, à des centaines de kilomètres à l'ouest.

Le directeur de la paléontologie a accepté d'y jeter un coup d'œil. Ils se sont vite rendu compte qu'il ne s'agissait pas de fossiles de dinosaures ordinaires, mais d'os de bras de T. rex, avec la mystérieuse moitié inférieure qui avait disparu depuis si longtemps.

Finalement, le reste du dinosaure a été déterré pour révéler un monstre de 3 175 kg si parfaitement conservé qu'il était encore dans sa position de mort originale, le cou en arrière, comme un oiseau mort.

C'était le "Wankel Rex", et ses membres antérieurs étaient encore plus petits que ce que l'on avait imaginé.

Un simple petit casse-tête

Au cours du siècle dernier, les scientifiques ont découvert des détails alléchants sur de nombreux aspects de la vie des T. rex - de leur démarche lente et pesante lorsqu'ils parcouraient les forêts marécageuses de l'ouest de l'Amérique du Nord, à leur malheureuse susceptibilité à une maladie plus généralement associée aux rois humains, la goutte.

La paléontologue Elizabeth Boatman et ses collègues ont peut-être même entrevu leur collagène d'origine conservé dans certains fossiles exceptionnels.

Jusqu'à présent, la raison d'être des membres courts des dinosaures s'est révélée insaisissable - mais ce n'est pas faute d'avoir essayé.

Une des premières idées est venue d'Osborn, qui a donné son nom à T. rex. "Il a vu ces bras très petits, curieusement minuscules, et a fait une comparaison avec les petites nageoires qui sont présentes sur les requins actuels, explique Scott Persons, conservateur en chef du Mace Brown Museum of Natural History, en Caroline du Sud.

Les requins mâles utilisent ces deux nageoires à la base de la queue - les agrafes - pour s'agripper à la femelle pendant l'accouplement, qui peut être glissant sous l'eau (elles sont également utilisées pour accomplir l'acte lui-même).

"Il a donc imaginé une paire de tyrannosaures enlacés dans une parade nuptiale primordiale, le mâle étant sur le dessus et utilisant ces bras pour s'agripper à la femelle", explique M. Persons.

Persons explique qu'il était parfaitement possible qu'Osborn ait eu raison. Si les T. rex mâles - qui sont notoirement difficiles à identifier - avaient eu des bras différents de ceux des femelles, il aurait été logique qu'ils les utilisent pour le sexe. "Or, ce n'est pas ainsi que les choses se sont passées", dit-il.

Au contraire, à mesure que de plus en plus d'individus ont été découverts - il y en a maintenant au moins 40 - les scientifiques ont confirmé qu'ils avaient tous les petits bras caractéristiques et qu'ils avaient toujours à peu près la même apparence.

Une autre possibilité, potentiellement comique, est que les T. rex aient pu utiliser leurs petits bras pour se lever du sol.

Avec des corps pesant jusqu'à 7 031 kg (15 500 lb), soit l'équivalent du poids d'un gros éléphant d'Afrique, ils n'ont peut-être pas trouvé facile de sortir de leur position de repos ou de se remettre sur leurs pieds en cas de chute.

(De nombreux animaux vivants luttent encore aujourd'hui contre ce problème, comme les tortues, qui se balancent souvent à la verticale lorsqu'elles se retrouvent sur le dos).

"Ainsi, lorsqu'ils se relevaient d'une position accroupie, ils pouvaient utiliser les bras pour faire de minuscules pompes de tyrannosaure", explique Persons.

Cette théorie comporte toutefois une petite faille : les bras du carnivore n'auraient pas été d'une grande utilité. "Il faut comprendre que cela n'aide le tyrannosaure qu'avec ses deux premiers pieds. Et ensuite, il lui reste encore 15 pieds pour décoller du sol", explique-t-il.

Une autre idée controversée, avancée par un seul scientifique en 2017, est que les adultes comme le Wankel Rex ont pu utiliser leurs bras courts comme des armes - peut-être en tenant leur victime dans leurs mâchoires ou en la plaquant au sol avec leur poids, avant de la déchirer et de l'entailler.

L'idée est que, bien que minuscules, les bras du T. rex sont étonnamment musclés. Il a calculé que même avec ses membres de 0,9 m, ces actions d'éviscération auraient pu faire de sérieux dégâts, créant des entailles de plusieurs centimètres de profondeur et d'au moins un mètre de long en l'espace de quelques secondes.

"Je pense personnellement que les bras sont trop ridiculement courts pour que cela ait un sens", déclare M. Persons.

Cependant, il est également possible qu'ils n'aient eu aucune fonction. Les bras minuscules de T. rex étaient les derniers vestiges d'appendices autrefois utiles qui n'étaient plus nécessaires depuis longtemps.

S'ils n'étaient que des vestiges d'une autre époque, comme le coccyx humain, le prédateur le plus terrifiant du monde aurait pu avoir un avenir encore plus effrayant : il aurait fini par perdre ses bras et ressembler à une sorte d'horrible requin terrestre.

"Si... le règne du tyrannosaure n'avait pas été interrompu par l'impact de l'astéroïde, si nous avançons en quelque sorte dans le temps, jusqu'à une période théorique de cinq ou même vingt millions d'années, est-ce que je pense que les bras des tyrannosaures auraient continué à rétrécir ? Oui", répond M. Persons.

"Est-ce que je pense qu'ils auraient fini par disparaître complètement ? Je pense définitivement que c'est une possibilité".

Persons explique que même si le T. rex n'avait pas de fonction majeure pour ses bras, le fait de servir à quelque petite fonction que ce soit aurait pu suffire à les préserver - bien qu'ils aient pu finir par devenir encore plus petits.

Il pourrait s'agir de femelles utilisant leurs bras pour creuser un nid, comme le font les tortues de mer. Il pourrait également s'agir de toilettage, suggère-t-il - des groupes de monstres de 13,7 m de long assis en cercle et se griffant doucement les uns les autres (car de nombreux paléontologues pensent qu'ils en étaient couverts).

Les scientifiques ont maintenant trouvé des groupes entiers de tyrannosaures fossilisés sur trois sites distincts en Amérique du Nord, ce que certains ont interprété comme une preuve qu'ils étaient plus sociaux qu'on pourrait le penser.

Une équipe a même proposé un nom collectif pour ces congrégations : une " terreur " de tyrannosaures. En conséquence, certains experts ont émis l'hypothèse que les T. rex sociaux auraient trouvé leurs petits bras utiles lors de frénésies alimentaires.

Si les dinosaures carnivores mangeaient en meute comme des hyènes charognardes, se pressant autour des carcasses de Triceratops et d'autres énormes contemporains, il aurait pu être difficile de garder des bras plus grands à l'abri d'une paire de mâchoires rebelles.

"Cette idée un peu bizarre était que leurs bras étaient suffisamment petits pour ne pas gêner tous ces types qui se disputaient la nourriture avec des bouches géantes, de sorte qu'ils ne se mordaient pas eux-mêmes les bras", explique Krumenacker.

Cependant, Krumenacker souligne qu'il est notoirement difficile de tester de telles idées, en partie parce qu'il n'existe pas d'analogues vivants aujourd'hui qui permettraient une comparaison facile.

"Avec une grosse tête et des bras minuscules, le plus proche que nous puissions trouver est peut-être un oiseau prédateur terrestre", explique-t-il.

Une alternative est d'utiliser la physique de base.

L'une des idées les plus récentes est que les bras du roi des dinosaures ont pu se flétrir jusqu'à leur forme réduite pour servir un objectif important - il y avait une raison pour qu'ils soient si chétifs.

Il est possible que leur petite taille les ait aidés à avoir la tête la plus énorme et la morsure la plus puissante possible : la silhouette à glacer le sang du T. rex moyen n'est pas un hasard. Pour comprendre pourquoi, il faut examiner le plan de leur corps.

Au début de cette année, des chercheurs ont révélé qu'un autre dinosaure - Meraxes gigas, un géant de 4 082 kg qui vivait en Patagonie à la fin du Crétacé - avait un plan corporel étonnamment similaire. Bien que les deux dinosaures n'aient qu'un lointain lien de parenté, ils avaient tous deux un corps énorme avec une tête surdimensionnée et des bras largement sous-dimensionnés.

L'idée est qu'à mesure que la tête et le corps des prédateurs grossissaient, leurs bras devenaient plus petits, peut-être pour les aider à trouver leur équilibre. Pour comprendre pourquoi ces proportions étaient nécessaires, il faut regarder leurs dents.

Il s'avère que les dents épaisses et coniques du T. rex ne ressemblaient pas aux aiguilles perçantes ou aux épées tranchantes comme celles des mâchoires de certains animaux. Elles ressemblent plutôt à des bananes dentelées : tranchantes sur les bords mais pas aux extrémités.

"Vous ne pouvez pas vous couper sur la pointe d'une dent de tyrannosaure", explique M. Persons, qui précise toutefois que vous pouvez le faire sur le bord. En effet, plutôt que d'être de simples trancheurs de chair, les tyrannosaures ont été conçus pour être des briseurs d'os puissants, capables de croquer leurs énormes proies et d'en arracher des morceaux qui pourraient être avalés entiers.

Mais cette stratégie nécessite de gros muscles : les dents lourdes ont besoin de mâchoires solides pour résister à l'impact de la morsure, qui ont elles-mêmes besoin de beaucoup de muscles pour fonctionner correctement. En bref, leur tête et leur cou devaient être vastes.

"Et c'est potentiellement un problème. Car tous les dinosaures carnivores, de l'allosaure au vélociraptor, sont construits un peu comme une balançoire à bascule - ils se tiennent sur deux jambes", explique M. Persons.

Avec la tête surdimensionnée du T. rex, des bras plus grands feraient basculer l'extrémité avant vers l'avant, ou nécessiteraient une queue plus grande pour faire contrepoids.

Hélas, il est également possible que nous ne connaissions jamais la véritable fonction des bras de T. rex. Comme lorsqu'on découvre les fleurs de la passion à long tube d'Amérique du Nord et du Sud sans trouver les colibris qui y plongent leur long bec, il arrive que le contexte nécessaire à la compréhension d'une caractéristique soit perdu dans les archives fossiles.

Après plus de 66 millions d'années - au cours desquelles des volcans ont surgi et se sont éteints, des îles se sont formées et ont disparu, et des dizaines de milliers d'espèces se sont succédé - les nuances nécessaires à la compréhension de certains comportements peuvent être trop éloignées pour être démêlées.

Tout cet intérêt pour les bras bizarres d'un animal qui s'est éteint il y a 66 millions d'années peut sembler étrange. Mais outre la curiosité pour quelque chose d'aussi intrinsèquement intéressant, M. Persons pense savoir pourquoi.

"Nous, les êtres humains, sommes probablement un peu trop préoccupés par l'importance de nos bras et de nos mains, parce qu'ils sont si cruciaux pour notre survie", explique-t-il.

En tant que principal moyen d'interaction avec notre environnement, il est difficile d'imaginer les abandonner volontairement. "Et voici cet animal à l'allure effrayante, qui connaît un succès incroyable, et qui semble ne pas vouloir s'en servir", ajoute M. Persons. *Zaria Gorvett est journaliste senior pour BBC Future.