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Blogue de conservation

Les poissons morts-vivants arrivent!

29 novembre 2016


Quelque 380 millions d’années après leur agonie, des spécimens de poissons fossiles du parc national de Miguasha jouissent aujourd’hui d’une 2e vie, sous l’impulsion de projets de recherche novateurs alliant méthodes traditionnelles en paléontologie et technologies fines de visualisation et d’imagerie numérique.

Un étrange poisson cuirassé

Au sein de la faune de poissons du site fossilifère de Miguasha, le Bothriolepis canadensis est assurément l’une des plus étranges et fascinantes espèces. Appartenant au groupe des placodermes, ce poisson présente un crâne, un thorax et des nageoires pectorales recouverts de plaques osseuses, alors que la partie postérieure est nue et rarement conservée.

Figure 1. Spécimen exceptionnel de B. canadensis présentant la portion postérieure de l’animal, préservée sous la forme d’un mince voile bactérien épousant le tracé de la queue, Johanne Kerr.

Cette armure osseuse, caractéristique des placodermes, a favorisé leur fossilisation durant le règne de ce groupe au cours de la période géologique du Dévonien. De fait, le B. canadensis est sans conteste l’espèce de poisson fossile la plus abondante à Miguasha, ce qui, combiné à son état de conservation souvent remarquable, en a fait un sujet d’étude privilégié par les paléontologues du monde entier depuis plus d’un siècle. Cependant, de nombreux mystères planent encore quant aux aspects morphologiques, fonctionnels et phylogénétiques de cette espèce. Des mystères auxquels des projets de recherche récents apportent un éclairage nouveau.

Chéri, j’ai gonflé le fossile!

L’une des grandes questions maintes fois débattues à propos de B. canadensis concerne la reconstitution de son anatomie en 3D. En effet, en raison de la compaction sédimentaire, tous les fossiles de cette espèce présentent une forme plus ou moins écrasée si bien que, historiquement, il a toujours été difficile de contourner ce problème afin de parvenir à une reconstitution fidèle.

Récemment, une équipe de chercheurs a astucieusement revisité cette question par le biais des avancées en imagerie numérique 3D. Cette étude, réalisée conjointement par Isabelle Béchard et Félix Arsenault du Centre de Développement et de Recherche en Imagerie Numérique (CDRIN), Richard Cloutier de l’Université du Québec à Rimouski (UQAR) et Johanne Kerr du parc national de Miguasha, a conduit à la toute première publication québécoise axée en paléontologie virtuelle (Béchard et coll., 2014).

Pour les besoins de ce projet, l’équipe de recherche a sélectionné 39 spécimens couvrant l’ensemble de l’anatomie de B. canadensis puis elle a utilisé plusieurs méthodes de visualisation (numérisateur 3D, caméra numérique et CT-scan) pour acquérir les données de morphologie externe et d’anatomie interne de l’animal à partir des spécimens choisis. Par la suite, au moyen de divers logiciels d’acquisition de données et de sculpture numérique, il a été possible de nettoyer, traiter et réassembler les images afin de créer un modèle virtuel de l’espèce.

Figure 2. Principales étapes de reconstitution 3D. 1) le spécimen est numérisé; 2) ses os sont ensuite individualisés et replacés dans un espace 3D; 3) un modèle composite préliminaire est créé à partir de tous les spécimens numérisés, corrigés et réassemblés; 4) des retouches numériques permettent d’obtenir la reconstitution finale. © 2014, Society of Vertebrate Paleontology. Réimprimé et distribué avec la permission de la Society of Vertebrate Paleontology.

En plus de permettre une reconstitution 3D respectant la forme et la taille de chaque élément de l’armure ossifiée de B. canadensis, ce projet permet d’obtenir un modèle virtuel pour investiguer la biomécanique de cette espèce. En soi, ce projet vient ouvrir une toute nouvelle avenue d’étude des fossiles du parc national de Miguasha!

Dans les entrailles de la bête

Si une reconstitution 3D par imagerie numérique permet de mieux comprendre la forme et la fonction d’une espèce fossile, la question demeure entière : comment un animal « encapsulé » dans une cuirasse osseuse comme l’étrange B. canadensis se développait-il harmonieusement de l’éclosion jusqu’à l’âge adulte?

Le projet de recherche de France Charest, responsable de la conservation et de la recherche au parc national de Miguasha, s'intéresse à cette question. Dans le cadre de son doctorat en biologie à l'UQAR sous la supervision des paléontologues Richard Cloutier (UQAR) et Zerina Johanson (Natural History Museum, Londres), elle étudie des spécimens d'exception, couvrant un éventail de taille de 5 à 205 mm (taille totale de l'armure osseuse). Ces spécimens permettent de décrire le développement de cette espèce,  notamment en termes de changements de forme des plaques osseuses au cours de la croissance.

Ces informations fournissent des données cruciales pour mieux comprendre l'évolution des placodermes tels B.canadensis. Aussi, des images obtenues par micro-CT scan permettent d'étudier certains changements morphologiques sur la face interne des plaques osseuses au cours du développement, et ce, sans abimer les spécimens. Assurément, les publications des prochaines années viendront révéler quelques surprises à propos de cet animal sur lequel on croyait tout savoir...

Figure 3. Un spécimen (à gauche) et sa reconstruction en cours (à droite), basée sur les images obtenues par micro CT-scan, France Charest.

Référence

Béchard, I., F. Arsenault, R. Cloutier et J. Kerr. 2014. « The Devonian placoderm fish Bothriolepis canadensis revisited with three-dimensional digital imagery », Palaeontologia Electronica, 17.1, 19 p.


Olivier Matton est responsable du service de la conservation et de l’éducation au parc national de Miguasha. matton.olivier@sepaq.com

Photos du carrousel: UQAR, Cégep de Matane et CDRIN / Johanne Kerr, Parc national de Miguasha, Sépaq.


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