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La localisation des terres rares permet la lecture de fossiles à conservation exceptionnelle (PLoS ONE)

publié le , mis à jour le

Pierre Gueriau, Cristian Mocuta, Didier B. Dutheil, Serge X. Cohen, Dominique Thiaudière, The OT1 consortium, Sylvain Charbonnier, Gaël Clément, Loïc Bertrand, Trace elemental imaging of rare earth elements discriminates tissues at microscale in flat fossils, Plos One, 9:1, 1-9, Jan. 2014.

Une équipe interdisciplinaire regroupant des chercheurs du Centre de recherche sur la paléobiodiversité et les paléoenvironnements (MNHN/CNRS/UPMC), de l’unité IPANEMA (CNRS/MCC) et du synchrotron SOLEIL a mis au point une nouvelle approche d’étude de fossiles. A partir de la localisation des terres rares à l’état de traces, étudiée sur la ligne de lumière DIFFABS, et d’approches statistiques, ils ont pu mieux décrire l’anatomie, la préservation, mais également l’environnement dans lequel ils ont été préservés. Ces travaux viennent d’être publiés dans la revue Plos One et ouvrent la voie à une nouvelle approche d’analyse des fossiles.


L’image en fausses couleurs des distributions du fer (bleu) et de deux terres rares (néodyme, rouge et yttrium, vert), obtenue par fluorescence des rayons X synchrotron, révèle des détails anatomiques cachés des fossiles comme le crâne et les vertèbres de ce poisson du Crétacé datant d’environ 100 millions d’années (© CNRS/MNHN, Pierre Gueriau). Barre d’échelle : 5 mm.

Les fossiles étudiés en paléontologie sont souvent d’une lecture ardue du fait de leur état comprimé et des modifications physicochimiques survenant au cours de leur fossilisation. Cependant, dans certains contextes dits « à conservation exceptionnelle », même des « tissus mous » comme les muscles ou d’autres organes, peuvent être fossilisés. La lecture de ces fossiles reste particulièrement difficile du fait du contraste limité atteint en microcopie.

L’étude publiée dans la revue PLoS ONE développe une nouvelle approche non-destructive reposant sur la localisation différentielle de terres rares. Ces éléments (yttrium, lanthanides, actinides) sont connus pour être contenus à l’état de traces dans les fossiles, typiquement de 1 à 1000 microgrammes par gramme de matière. L’imagerie de fluorescence X rapide par rayonnement synchrotron couplée à une analyse statistique des images produites montre que le contraste entre tissus fossiles est exalté par la fixation préférentielle de ces éléments et permet de discriminer les différentes parties anatomiques.

Cette approche a été appliquée à des poissons et crevettes fossiles découverts dans le Crétacé supérieur du Maroc ( 100 millions d’années). Les contrastes élémentaires ainsi mis en évidence permettent de discriminer les « tissus durs » (os ou carapaces) de la roche encaissante et des « tissus mous » (muscles et autres organes fossilisés). Ils ont notamment permis de révéler des particularités anatomiques, jusqu’ici cachées, d’un étrange poisson connu par un unique spécimen. La technique met également en évidence certains os cachés sous une fine couche de roche, permettant ainsi des observations directes malgré des cas de préparation mécanique difficile ou impossible.

Ces travaux pourraient faciliter l’interprétation de fossiles aplatis qui représentent la majorité des spécimens dans les collections de paléontologie. L’étude approfondie des distributions en éléments traces ouvre de nouvelles voies pour les études paléoenvironnementales et des processus de conservation à long terme (« taphonomie ») : les teneurs reflètent simultanément la connectivité aux réseaux d’eau environnants, les conditions physico-chimiques locales et les propriétés des phases minérales constituant les fossiles.

Voir en ligne : Article sur le site de la revue PLoS ONE

Post-scriptum :

Ces travaux ont été effectués dans le cadre de la plateforme IPANEMA, inaugurée le 12 septembre 2013 par Geneviève Fioraso, ministre de la recherche, et relèvent de la collaboration établie entre le Muséum national d’histoire naturelle et IPANEMA.


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