Soutenance de thèse Valentin Buffa

Les reptiles diapsides, représentés aujourd’hui par leur groupe apical Sauria, constituent actuellement le groupe d’amniotes le plus diversifié et furent également les tétrapodes les plus remarquables durant l’Ère Mésozoïque. Malgré un registre fossile épars concernant le Permien-Trias, les diapsides non-sauriens montrent une étonnante disparité morphologique et écologique, incluant notamment des taxons arboricoles et aériens. Parmi eux, les Weigeltisauridae du Permien tardif, premiers vertébrés planeurs connus, et les Drepanosauromorpha du Trias Supérieur, ressemblant à des caméléons, présentent parmi les plus extrêmes spécialisations liées à un habitat arboricole chez les tétrapodes. Ces deux groupes ont été suggérés comme formant le clade ‘Avicephala’, le plus ancien groupe de diapsides arboricoles, et l’un des rares à avoir survécu à l'Extinction Permo-Triasique (EPT). Néanmoins, la monophylie des ‘Avicephala’ reste controversée. De plus, les weigeltisauridés étant les premiers vertébrés planeurs, leur étude est primordiale pour comprendre l’évolution du vol chez les vertébrés. Pourtant, peu d’études se sont intéressées aux capacités de vol plané de ces reptiles.

Dans ce travail, j’ai tout d’abord redécrit et apporté de nouvelles données sur l’anatomie des weigeltisauridés et drépanosauromorphes à l’aide de plusieurs techniques d’imagerie, en me concentrant particulièrement sur le weigeltisauridé Coelurosauravus elivensis du Permien supérieur de Madagascar. J’ai ensuite inclus ces informations dans une nouvelle matrice phylogénétique conçue pour examiner les relations de parenté de ces reptiles au sein des diapsides du Permo-Trias. Enfin, j’ai examiné les performances aérodynamiques de C. elivensis au travers de simulations de vol plané à l’aide de la Dynamique des Fluides Numérique (CFD).

Mes analyses phylogénétiques retrouvent les ‘Avicephala’ paraphylétiques, les weigeltisauridés étant plus proches du groupe couronne des sauriens que précédemment supposé, et les drépanosauromorphes étant groupe-frère des Pterosauria, formant un clade robuste d’archosaures ornithodires jusqu’ici inconnu. Ce dernier résultat a deux principales implications. Premièrement, il réduit la lignée fantôme à la base des Drepanosauromorpha, et réduit le nombre de lignées diapsides qui survivent à l’EPT. Deuxièmement, il met en lumière la séquence d'acquisition des états de caractère précédant l'acquisition du vol battu chez les ptérosaures, soutient l'hypothèse que les ptérosaures ont évolué à partir d’ancêtres arboricoles, et suggère que ce milieu de vie a joué un rôle dans l’origine du vol.

Les weigeltisauridés représentent donc les seuls diapsides non-sauriens arboricoles. J’ai montré également que les ailes patagiales de ces reptiles étaient ancrées aux gastralia et émergeaient donc du bord ventral des flancs, contrairement aux ailes plus dorsales des planeurs actuels comme Draco volans qui sont portées par les côtes dorsales. L’étude CFD du vol plané chez D. volans et C. elivensis montre que ces deux taxons génèrent leur portance d’une manière convergente en créant une forte sous-pression et des tourbillons d’air au-dessus des ailes à un angle d'attaque élevé. Comme D. volans, C. elivensis et les autres weigeltisauridés contrôlaient vraisemblablement leur portance et leur traînée en adoptant différentes postures dans les airs, ce qui leur aurait permis de mieux manœuvrer et de planer sur de plus grandes distances.

Ce travail a donc permis d’approfondir notre compréhension de l'évolution morphologique et écologique des premiers diapsides arboricoles, et fournit une base pour de futures études numériques sur la paléobiologie des vertébrés planeurs ou volants.