Les ichthyosaures, des reptiles marins aux allures de dauphins
Les ichthyosaures sont des prédateurs marins qui vivaient dans les mers du Mésozoïque. Contrairement aux idées reçues, ils ne sont ni des dinosaures ni les ancêtres des dauphins : ce sont des reptiles marins qui ont vécu en même temps que les dinosaures et des millions d'années avant les premiers cétacés.
Qu'est-ce qu'un ichthyosaure ?
Représentation d’un ichthyosaure ayant vécu il y a près de 180 millions d’années, au Toarcien (Jurassique inférieur). Le spécimen représenté appartient au genre Stenopterygius.
© Dottedyeti - stock.adobe.comLes ichthyosaures, parfois écrit « ichtyosaures », sont les premiers reptiles pélagiques, c’est-à-dire les premiers reptiles entièrement adaptés à vivre non seulement dans les eaux côtières, mais également au large des côtes de la Pangée. Les ichthyosaures peuplaient les océans du Mésozoïque il y a environ 248 à 90 millions d’années.
Ces ichthyosaures descendent d’espèces terrestres pour l'instant encore inconnues, qui vivaient probablement il y a plus de 252 millions d’années, au Permien. Ils montrent plusieurs adaptations aux milieux océaniques : de leur silhouette hydrodynamique à leurs yeux adaptés à la vision sous-marine, en passant par leur métabolisme et leurs nageoires.
Contrairement aux idées reçues, les ichthyosaures ne sont pas des dinosaures marins. Les seuls dinosaures marins connus à ce jour sont les oiseaux marins.
Un reptile-poisson ?
A la fin du XVIIe siècle, les premières descriptions de fossiles d'ichthyosaures indiquaient qu'il s'agissait de « poissons ». Ce n'est qu'en 1818 qu'un fossile quasiment complet, découvert en 1811 par Mary Anning et son frère Joseph Anning, permet de mieux comprendre leur anatomie : il s'agit d'un reptile au mode de vie aquatique. L'animal est nommé Ichthyosaurus, qui signifie « reptile-poisson », en référence à son apparence trompeuse.
Depuis, plus de 90 espèces d’ichthyosaures ont été décrites. Elles ont vécu dans toutes les mers et tous les océans du Mésozoïque, du début du Trias jusqu’à la moitié du Crétacé1.
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Fischer, V., Maisch, M., Naish, D., Kosma, R., Liston, J., Joger, U., Krüger, F., Pardo Pérez, J., Tainsh, J., and Appleby, R. (03 January 2012). New Ophthalmosaurid Ichthyosaurs from the European Lower Cretaceous Demonstrate Extensive Ichthyosaur Survival across the Jurassic–Cretaceous Boundary. PLoS ONE, 7 (1), 29234. DOI : 10.1371/journal.pone.0029234
Les temnodontosaures vivaient au Jurassique, ils correspondent à la représentation classique des ichthyosaures : des grands prédateurs avec un museau allongé, un aileron et une queue puissante, cette dernière étant dotée d'une grande nageoire en demi-lune.
© Dottedyeti - stock.adobe.comUn prédateur océanique efficace
En plus de 150 millions d’années d’existence, les différentes familles d’ichthyosaures ont eu des formes variées. Mais elles possèdent plusieurs caractéristiques communes, notamment liées à leur forte adaptation à un mode de vie de prédateur pélagique.
L’anatomie des ichthyosaures a fortement évolué par rapport à celle de leurs ancêtres terrestres. Signe d’adaptation à la vie aquatique, leur corps est devenu plus fuselé et leur ossature moins dense, leur museau est allongé et leur bouche adaptée à attraper des proies sous l'eau.
D'autres caractéristiques leur permettent de nager efficacement pour pourchasser leurs proies. Ces dernières pouvaient être des poissons, d’autres reptiles marins, mais aussi des céphalopodes tels que les ammonites et les bélemnites. Cette aisance dans l’eau est également essentielle pour pouvoir remonter respirer à la surface.
Des reptiles « à sang chaud »
De nombreux reptiles actuels, tels que les lézards ou les tortues, sont dits « à sang froid » (ou « ectothermes »). Ils ont une température corporelle qui dépend du milieu extérieur ; certains passent une partie de leur temps exposés au soleil pour se réchauffer. Au contraire, les ichthyosaures sont des animaux endothermes, ou « à sang chaud » : leur corps est capable de produire de la chaleur et de maintenir une température élevée et constante1.
La température du corps des ichthyosaures est un atout pour chasser dans les océans : elle leur permet de fournir un effort plus intense, malgré la température basse des eaux océaniques, sans nécessiter de se réchauffer au soleil. Mais il leur faut se nourrir de grandes quantités de proies pour se permettre une telle dépense d'énergie.
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Aurélien Bernard and Christophe Lécuyer and Peggy Vincent and Romain Amiot and Nathalie Bardet and Eric Buffetaut and Gilles Cuny and François Fourel and François Martineau and Jean-Michel Mazin and Abel Prieur, 2010 — Regulation of Body Temperature by Some Mesozoic Marine Reptiles. Existing reptiles are not thought to be endothermic, but what about extinct species? Three large extinct swimming reptiles, the… Science vol. 328, n° 5984, p. 1379-1382 DOI : 10.1126/science.1187443
Fossile de palette natatoire d'ichthyosaure, Galerie de Paléontologie. Ces nageoires peuvent, selon les espèces, comporter de 3 à 6 doigts et parfois plus de 20 phalanges par doigt.
© MNHN - J.-C. DomenechDes membres devenus nageoires
Les pattes des ichthyosaures ont acquis un rôle de « palettes natatoires », et sont une version très modifiée des membres de leurs ancêtres terrestres. Elles sont situées en position latérale, et leur servent à ajuster leur direction sous l'eau.
Ces palettes natatoires sont principalement constituées des os correspondant aux mains et aux pieds, dont les phalanges ont des formes plutôt courtes et arrondies. Les os et articulations du bras sont aussi présents, mais fortement transformés : ils ont une mobilité faible par rapport aux membres des reptiles terrestres dont descendent les ichthyosaures.
Fossile de crâne d'ichthyosaure, Galerie de Paléontologie. Les anneaux sclérotiques sont des plaques osseuses entourant l’œil. Leur fossilisation permet de connaître les dimensions importantes des yeux des ichthyosaures.
© MNHN - J.-C. DomenechLes plus gros yeux parmi les reptiles
L’une des particularités anatomiques des ichthyosaures est la taille de leurs yeux, pouvant atteindre 25 centimètres de diamètre chez le genre Ophthalmosaurus, les plus gros yeux de tous les vertébrés connus. Cette taille est également très proche des plus gros yeux connus dans le règne animal passé et actuel : faisant près de 27 centimètres de diamètre, ce sont ceux des calmars géants et des calmars colossaux.
La taille des yeux des ichthyosaures leurs conféraient certainement, comme chez les calmars, une très bonne vision sous l'eau et à grande profondeur, où les rayons du soleil ne fournissent que très peu de lumière.
Les globes oculaires ne sont pas préservés à l’état fossiles, mais les yeux des ichthyosaures sont entourés d’une structure appelée « anneau sclérotique », également présente chez de nombreux reptiles (incluant les oiseaux). Comme elles sont composées d'os, ces structures peuvent se minéraliser et parvenir jusqu’à nous sous forme de fossiles.
Des reptiles vivipares
Certains fossiles exceptionnellement bien conservés ont permis de découvrir que les ichthyosaures sont des animaux vivipares : les embryons se développent dans le ventre de leur mère, et non dans des œufs pondus comme c'est le cas chez la plupart des reptiles de cette époque.
La position des petits dans le ventre de leur mère est encore discutée aujourd’hui. Elle est visible sur certains fossiles, et pourrait indiquer que les jeunes ichthyosaures naissaient en sortant la tête en premier au Trias. Ensuite, à partir du Jurassique, il y aurait eu une adaptation de la gestation des ichthyosaures et, comme chez les cétacés actuels, les petits naissaient alors vraisemblablement en sortant d’abord la queue. Cette adaptation pourrait avoir eu pour effet de limiter les risques de noyade avant que le jeune prenne sa première respiration en surface.
Un reptile qui ressemble à un dauphin
Ichthyosaures et dauphins présentent des adaptations communes à la vie aquatique, mais appartiennent à deux classes de vertébrés très éloignées : les reptiles et les mammifères.
© Ichthyosaure par MNHN - C. Dégardin, Dauphin par SciePro - AdobeStockLes espèces d'ichthyosaures les plus connues, que l'on rencontre dès le Jurassique, possèdent au bout de la queue une nageoire caudale très développée, en forme de demi-lune, et portent sur le dos un aileron charnu.
En raison de ces deux points communs avec les cétacés actuels, les ichthyosaures sont souvent comparés aux dauphins ou à d'autres cétacés (orques, baleines...), voir pris pour des proches parents de ceux-ci. Mais les ichthyosaures ont disparu il y a plus de 90 millions d’années et descendent de reptiles terrestres, alors que les dauphins descendent de mammifères terrestres ayant vécu il y a 50 millions d’années. Les ichthyosaures ne sont donc pas des « dauphins préhistoriques ».
Pour trouver un lien de parenté entre les ichthyosaures et les cétacés, il faut en fait remonter aux ancêtres communs aux reptiles et aux mammifères. Leur plus proche ancêtre commun (appelé « dernier ancêtre commun » en paléontologie), vivait au Carbonifère, il y a près de 318 millions d’années1.
Les anatomies externes des dauphins et de certaines espèces d’ichthyosaures sont tout de même relativement proches, notamment la forme très hydrodynamique de leur corps. C’est parce qu’ils ont évolué dans des milieux similaires, avec tous deux un héritage terrestre, et se sont adaptés au cours des millions d’années à un rôle de prédateur au large des côtes.
Ce phénomène est appelé la convergence évolutive : acquérir des caractéristiques similaires en raison d’un mode de vie ou d'un environnement semblable, et non d’un lien de parenté proche. Un autre exemple de convergence évolutive dans la faune actuelle est la ressemblance entre les serpents et les orvets, pourtant séparés depuis plus de 150 millions d’années.
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Rygel M., Lally C., Gibling M., Ielpi A., Calder J., Bashforth A. 2015. Sedimentology and stratigraphy of the type section of the Pennsylvanian Boss Point Formation, Joggins Fossil Cliffs, Nova Scotia, Canada. Atlantic Geol., 51(1): 1–43. DOI 10.4138/atlgeol.2015.001
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L'histoire évolutive des Cétacés
Les quatre pattes des ancêtres terrestres des ichthyosaures ont changé de forme et de taille pour devenir des palettes natatoires.
© Dottedyeti - stock.adobe.comDeux nageoires de plus que les cétacés modernes
Les ichthyosaures, et la plupart des reptiles marins, possèdent 4 palettes natatoires, contre 2 nageoires seulement chez les cétacés. Bien que les cétacés descendent également d’animaux à 4 pattes, leurs membres postérieurs ont réduit en taille au fil de leur évolution, jusqu’à ne plus être visibles.
Une nageoire caudale verticale et non horizontale
Une différence importante entre les dauphins (et autres cétacés) et les ichthyosaures se trouve au niveau de leur nageoire caudale, située au bout de leur queue : celle des dauphins est horizontale et bouge de haut en bas, alors que celle des ichthyosaures est verticale et bouge de droite à gauche comme chez les « poissons ».
Chez les deux groupes, cette nageoire caudale développée permet de chasser en atteignant de grandes vitesses sous l’eau : sans doute jusque 50 km/h.
Les ichthyosaures au Trias, au Jurassique et au Crétacé
Cartorhynchus lenticarpus fait partie des Ichthyosauromorphes, groupe incluant les ichthyosaures. Il vivait il y a plus de 248 millions d’années.
CC BY-NC-ND 3.0 Nobu tamuraL'histoire de l'évolution de la plupart des reptiles marins débute à l'aube du Mésozoïque. Cette période suit la plus importante crise de l'histoire de la vie, survenue il y a environ 252 millions d'années : la crise Permien-Trias.
Les principaux prédateurs marins du Permien, les requins et les chimères, sont fortement impactés par cette crise. Ils laissent des niches écologiques libres pour le développement de nouveaux prédateurs, les reptiles marins du Mésozoïque.
Les reptiles marins du Mésozoïque
Au Trias inférieur et au Trias moyen, il y a 252 à 235 millions d'années, l’absence relative de concurrence va permettre à plusieurs groupes de reptiles de se diversifier en milieu aquatique et de devenir les nouveaux grands prédateurs marins.
Dès le début du Trias et peut-être même avant, plusieurs familles de reptiles quittent la vie sur la terre ferme pour revenir à la vie aquatique. De certains de ces groupes descendent les tortues marines actuelles, les crocodyliomorphes dont dérivent les crocodiles, mais aussi des espèces disparues telles que les ichthyosaures.
Cymbospondylus patrinus vit au Trias inférieur. Il peut mesurer jusque 9 mètres de long.
© Nobu tamuraAu Trias inférieur, les premiers ichthyosauromorphes
Les premiers ichthyosauromorphes, des formes primitives d'ichthyosaures, apparaissent il y a près de 250 millions d’années. Ils ont une anatomie et un mode de vie très éloignés du « reptile-dauphin » souvent présenté pour décrire un ichthyosaure.
La plupart des ichthyosauromorphes du Trias inférieur ont des nageoires caudales et dorsales peu développées. Ils pratiquent une nage de type « subcarangiforme à carangiforme » : la partie arrière du corps ondulant jusqu’à la queue. Ce mode de locomotion, pratiqué entre autre aujourd’hui par les maquereaux, ne permet pas de chasser efficacement les proies rapides. Ils chassent probablement principalement à l’affut, dans des milieux côtiers riches en proies et peu profonds.
Le Mésozoïque dans l'histoire de la vie
Ma = Millions d’années
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La diversification des ichthyosaures au Trias supérieur
Au sein des ichthyosauromorphes, les ichthyosaures apparaissent à la fin du Trias moyen, il y a environ 236 millions d’années. Ils connaissent rapidement un pic de diversité pendant la fin du Trias1.
Ils acquièrent alors un mode de locomotion dit « carangiforme », plus efficace que celui de leurs ancêtres : ils utilisent principalement leur queue pour se propulser. Certains ichthyosaures sont également munis de nageoires dorsales, ou ailerons, permettant de stabiliser leur nage.
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Nathalie Bardet and Alexandra Houssaye and Stéphane Jouve and Peggy Vincent, 2021 — La mer au temps des dinosaures, Chap. 2, p. 32-33.
Carte de la répartition des fossiles d’ichthyosauromorphes ayant vécu au Trias, alors que la Pangée était encore un seul supercontinent.
© paleobiodb.orgCes caractéristiques leur permettent de devenir des superprédateurs pélagiques, chassant dans les mers et océans plutôt qu’uniquement près des côtes.
Les fossiles de cette période présentent notamment diverses formes de nageoires, de palettes natatoires, ainsi que de museaux, ce qui montre la grande diversité de ce groupe.
Des reptiles marins géants
De nombreuses espèces d'ichthyosaures présentent des tailles remarquables, pouvant dépasser les 10 mètres à l'âge adulte. Parmi eux, les plus grands sont les shastasauridés : un groupe d’ichthyosaures emblématique du Trias.
Certains d’entre eux, dont Shastasaurus sikanniensis, mesurent plus de 20 mètres. Cela les place parmi les plus gros animaux à avoir vécu sur notre planète, derrière la baleine bleue mais équivalents au requin baleine et au mégalodon.
Représentation d’un couple d’Ichthyotitan severnensis nageant dans une mer du Mésozoïque.
CC-BY 4.0 Gabriel UguetoCependant, certains ichthyosaures pourraient avoir été plus grands encore : en 2018 puis en 2024, des paléontologues ont décrit des spécimens de l’espèce Ichthyotitan severnensis, ce shastasauridé pourrait avoir mesuré jusqu’à 25 mètres de long1.
Mais les shastasauridés disparaissent au Trias supérieur2, comme de nombreux autres genres d’ichthyosaures.
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Lomax DR, de la Salle P, Perillo M, Reynolds J, Reynolds R, et al. (2024) The last giants: New evidence for giant Late Triassic (Rhaetian) ichthyosaurs from the UK. PLOS ONE 19(4): e0300289. DOI : 10.1371/journal.pone.0300289
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Fischer, V., Cappetta, H., Vincent, P. et al. Ichthyosaurs from the French Rhaetian indicate a severe turnover across the Triassic–Jurassic boundary. Naturwissenschaften 101, 1027–1040 (2014). DOI : 10.1007/s00114-014-1242-7
Les ichthyosaures du Jurassique
La transition entre la fin du Trias et le début du Jurassique, il y a environ 200 millions d'années, est marquée par la quatrième grande extinction de l'histoire de la vie sur Terre. Les ichthyosaures sont très impactés par cet événement.
Malgré la disparition de la plupart des groupes d’ichthyosaures, ces reptiles marins continuent de peupler toutes les mers du globe au Jurassique. Ceux-ci profitent également de la dislocation du supercontinent Pangée et d’un niveau de la mer élevé, ouvrant de nombreuses mers où la vie marine se développe rapidement1.
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N. Bardet, J. Falconnet, V. Fischer, A. Houssaye, S. Jouve, X. Pereda Suberbiola, A. Pérez-García, J.-C. Rage, P. Vincent, Mesozoic marine reptile palaeobiogeography in response to drifting plates, Gondwana Research, Volume 26, Issues 3–4, 2014, Pages 869-887, ISSN 1342-937X. DOI : 10.1016/j.gr.2014.05.005
Les ichthyosaures du genre Temnodontosaurus sont très présents au Jurassique inférieur, il y a 200 à 176 millions d'années. Ils vivent dans les mers correspondant à l'actuelle Europe, qui sont alors un archipel. Ces ichthyosaures peuvent mesurer jusqu’à 12 mètres.
CC BY-NC-ND 3.0 Nobu tamuraAu début du Jurassique, les ichthyosaures seront principalement représentés par trois genres : Ichthyosaurus, Temnodontosaurus et Stenopterygius. Mais à la fin du Jurassique c'est un autre groupe, celui des ophthalmosaures, qui se diversifie et perpétue la présence des ichthyosaures dans tous les océans et dans toutes les mers ouvertes.
Tous ces ichthyosaures ont une morphologie adaptée à leur rôle de grands prédateurs marins, avec une nageoire caudale développée et puissante, ainsi qu'une nageoire dorsale développée permettant de stabiliser leur nage. Ce sont les ichthyosaures les plus connus du grand public : ceux dont la silhouette rappelle celle des dauphins ou des espadons.
Ils pratiquent une nage dite « thunniforme », c’est à dire que leur propulsion est assurée principalement par leur queue, à la manière des thons et de certains requins.
Les ichthyosaures du Jurassique pouvaient écumer les océans et mers du globe. Ils y chassaient des poissons, des céphalopodes et d’autres reptiles marins, ce qui est attesté par le contenu de leurs estomacs, retrouvé dans certains fossiles exceptionnels.
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Le Jurassique, une évolution sur mesure
L’extinction des derniers ichthyosaures, au Crétacé
Au Crétacé, période qui succède au Jurassique il y a 145 millions d’années, les ichthyosaures sont encore très diversifiés, et présents tout autour du globe1, notamment grâce au genre Ophthalmosaurus, apparu à la fin du Jurassique. Ils portent ce nom en raison de la taille de leurs globes oculaires, pouvant atteindre les 25 centimètres chez certains espèces comme Ophthalmosaurus.
Certains fossiles d’ophthalmosauridés ont été trouvés avec des restes de tortues mais aussi d’oiseaux marins dans leur ventre, permettant d’en apprendre plus sur leur régime alimentaire.
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Fischer, V., Maisch, M., Naish, D., Kosma, R., Liston, J., Joger, U., Krüger, F., Pardo Pérez, J., Tainsh, J., & Appleby, R. (03 January 2012). New Ophthalmosaurid Ichthyosaurs from the European Lower Cretaceous Demonstrate Extensive Ichthyosaur Survival across the Jurassic–Cretaceous Boundary. PLoS ONE, 7 (1), 29234. DOI : 10.1371/journal.pone.0029234
Représentation d’Acamptonectes densus, qui vit au Crétacé. Il appartient à la famille des ophthalmosauridés.
© Nobu tamuraMais ces reptiles marins vont connaître une extinction rapide au Crétacé supérieur. L’extinction des ichthyosaures a lieu il y a près de 90 millions d’années, bien avant la crise Crétacé-Paléogène, qui voit disparaître de nombreux reptiles marins, les dinosaures non-aviens, les ammonites et de nombreuses autres espèces.
Outre la concurrence avec d’autres reptiles marins, ainsi qu’avec les requins, des changements environnementaux et climatiques survenant au Crétacé supérieur pourraient avoir joué un rôle dans la disparition des ichthyosaures. Les recherches sur le sujet se poursuivent.
Les ichthyosaures ont occupé une place majeure dans les écosystèmes marins du Mésozoïque, en étant présents dans les océans du globe pendant plus de 140 millions d’années. En comparaison, le groupe des cétacés actuels (baleines, orques, dauphins...) existe depuis seulement 50 millions d’années.
Voir des ichthyosaures à Paris
Fossile de l'ichthyosaure Eurhinosaurus longirostris, exposé dans la boutique de la Galerie de Paléontologie et d'Anatomie Comparée
© MNHN - J.-C. Domenech
Vitrine présentant la diversité des reptiles marins, en Galerie de Paléontologie et d'Anatomie Comparée.
© MNHN - N. CellierLe fossile ci-dessus mesure près de 4 mètres de long et est exposé dans la boutique de la Galerie de Paléontologie et d'Anatomie Comparée, au Jardin des Plantes de Paris.
Dans la Galerie de Paléontologie, les visiteurs peuvent découvrir de nombreux fossiles d’ichthyosaures, ainsi qu'une vitrine dédiée aux reptiles marins du Mésozoïque.
Les fossiles présentés sur cette page y sont exposés au public, ainsi que des fossiles exceptionnels d'ichthyosaures, mosasaures et autres sauroptérygiens.
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La Galerie de Paléontologie et d'Anatomie comparée
La Galerie de Paléontologie et d'Anatomie comparée
Partez à la découverte de fossiles remarquables, et admirez les traces laissées par des ailes d'insecte, des tentacules de céphalopode ou encore des pétales des premières fleurs !
Référente scientifique
Article publié en juin 2024. Remerciements à Peggy Vincent, paléontologue spécialiste des reptiles marins, chargée de recherche au CR2P - UMR 7207. Peggy Vincent est co-autrice de l'ouvrage La mer au temps des dinosaures (Belin, 2021).
Ouvrage recommandé
La mer au temps des dinosaures (Belin, 2021)
