Le cornet nasal est une structure cartilagineuse complexe, située dans la cavité nasale des amniotes endothermes (à sang chaud). Elle augmente la surface de la cavité nasale, et permet des échanges de chaleur et d’eau entre la muqueuse et l’air circulant dans la cavité nasale. Ces échanges permettent de compenser les pertes de chaleur et d’eau causées par la ventilation pulmonaire typique des endothermes. Il a également été suggéré que le cornet nasal permet le refroidissement du cerveau. Cependant, cette fonction reste débattue et nécessite d’être testée de manière approfondie. Tada et ses collègues analysent ainsi l’évolution du cornet nasal chez les théropodes afin de déterminer si cette structure permet ou non le refroidissement du cerveau.
Tada et ses collègues ont analysé la cavité nasale d’une grande variété d’amniotes actuels, afin d’analyser la relation entre la taille de cette cavité et la présence de cornets nasaux. Pour ce faire, ils ont ainsi étudié des amniotes endothermes et ectothermes. Ils ont également reconstruit la cavité nasale du théropode non-avien Velociraptor, sur la base d’un scan CT du crâne du spécimen MPC-D 100/2000. En se basant sur les données des animaux actuels, Tada et ses collègues ont pu déduire la forme et l’emplacement du cornet nasal de Velociraptor. Ils ont ensuite comparé leurs mesures avec la masse corporelle et le volume crânien des amniotes concernés.
Tada et ses collègues ont observé que le ratio de la taille de la cavité nasale par rapport à la masse corporelle n’est pas différent entre les endothermes et les ectothermes. En revanche, le ratio de la taille de la cavité nasale par rapport au volume crânien est bien différent entre les endothermes et les ectothermes. Les amniotes endothermes ont ainsi tendance à avoir des cavités nasales proportionnellement plus grandes par rapport au volume de leur crâne. Tada et ses collègues en déduisent que le cornet nasal joue un rôle à l’échelle du crâne plutôt que du corps. Ils en arrivent à la conclusion que la fonction principale du cornet nasal est de réguler la température du cerveau par des échanges de chaleur. Une telle structure apparaît nécessaire pour un gros cerveau, généralement présent chez les oiseaux et les mammifères, qui sont des amniotes endothermes.
La taille de la cavité nasale de Velociraptor est plus petite que celle des amniotes endothermes actuels, suggérant que son cornet nasal était également de plus petite taille. Tada et ses collègues supposent que Velociraptor ne devait pas être capable de réguler la température de son cerveau comme les oiseaux actuels. La taille relative du cerveau des dinosaures non-aviens est plus petite que la taille relative du cerveau des oiseaux. Par conséquent, Tada et ses collègues considèrent que leurs résultats montrent que la taille du cerveau est le facteur essentiel pour l’évolution du cornet nasal et, par conséquent, dans l’acquisition d’une grande cavité nasale. Au cours de l’évolution des théropodes, le cerveau a ainsi gagné en taille, et un système de refroidissement du cerveau s’est ainsi mis en place avec le développement d’un cornet nasal de grande taille.
Tada et ses collègues remarquent également qu’au cours de leur évolution, les théropodes ont développé une fenêtre maxillaire, qui a ensuite été perdue chez les oiseaux. Ces fenêtres maxillaires abritaient les sinus, et se sont développées au sein de Tetanurae. Avec l’augmentation de la taille du cerveau chez les oiseaux, la cavité nasale a du s’agrandir pour permettre l’augmentation de la taille du cornet nasal. Ainsi, la fenêtre maxillaire a progressivement disparue, et plus le maxillaire a vu sa taille réduite au cours de l’évolution des théropodes. Ces modifications ont permis l’élargissement de la cavité nasale, et donc l’acquisition d’un système de refroidissement du cerveau. Tada et ses collègues estiment que ce système de refroidissement s’est mis en place au sein de Pygostylia, car ce groupe d’oiseaux ne présente plus de fenêtres maxillaires.
Référence : Tada, S.; Tsuihiji, T.; Matsumoto, R.; Hanai, T.; Iwami, Y.; Tomita, N.; Sato, H.; Tsogtbaatar, K., 2023, Evolutionary process toward avian-like cephalic thermoregulation system in Theropoda elucidated based on nasal structures. Royal Society Open Science. 10(4): 220997.
Toutes les images proviennent de Tada et al., 2023
Dinozoïque : Tratayenia et ses compères 