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Une espèce de mante vieille de 100 millions d’années découverte à Schefferville

Des fossiles dans une roches rougeâtre.

Spécimens fossiles de Labradormantis guilbaulti montrant des parties des ailes antérieures (à gauche, trouvé en 2018) et postérieures (à droite, trouvé en 2013).

Photo : Courtoisie, Alexandre Demers-Potvin

Dans les débris des anciennes mines de fer de Schefferville, sur la Côte-Nord, une équipe de paléontologues a découvert, fossilisée, une espèce inconnue de mante qui vivait à l’époque des dinosaures. Grâce à une collaboration internationale et des techniques d’imagerie innovatrices, ils trouvent réponse à des mystères de l’évolution des insectes.

Rares sont les jeunes de 25 ans qui peuvent dire avoir découvert une espèce animale inconnue. C’est le cas d’Alexandre Demers-Potvin, qui étudie au musée Redpath de l’Université McGill pour l’obtention de son doctorat.

Un homme sur un mont de roches. En arrière-plan des arbustes et un lac.

Alexandre Demers-Potvin lors de fouilles paléontologiques en 2018 près de Schefferville.

Photo : Courtoisie, Mario Cournoyer

Avec son professeur Hans Larsson, ainsi qu'avec le fondateur et directeur du Musée de paléontologie et de l’évolution (MPE) à Montréal, Mario Cournoyer, et le chercheur français Olivier Béthoux, M. Demers-Potvin vient de publier sa découverte.

Le quatuor a prouvé l’existence d’une espèce de mante religieuse du Labrador maintenant éteinte qui était inconnue jusqu’à aujourd'hui. Ils l'ont baptisée Labradormantis guilbaulti.

Bien que l’équipe soit formée de paléontologues, c’est dans une revue scientifique spécialisée en entomologie, Systematic Entomology, qu’a été publié le fruit de son travail.

Dans l’article, les chercheurs expliquent comment la morphologie de l’aile de cette mante permet de répondre à des questions fondamentales sur l’évolution de ce type d’insecte.

Des années de travail, de recherches, de fouilles et de collaborations inattendues ont mené à cette découverte.

Vieilles mines et anciens fossiles

L’histoire débute bien avant la naissance d’Alexandre Demers-Potvin et n’aurait jamais été possible sans connaître le passé minier de la région de Schefferville, sur la Côte-Nord.

La seule raison pour laquelle on a pu faire une découverte semblable, c’est justement à cause de l’exploration minière.

Alexandre Demers-Potvin, étudiant au doctorat au musée Redpath de l'université McGill.
Un paysage minier de terre rougeâtre avec un grand lac et une forêt.

Les fouilles ont lieu dans des paysages uniques de mines abandonnées.

Photo : Courtoisie, Alexandre Demers-Potvin

La compagnie Iron Ore Company of Canada (IOC) a commencé à exploiter les gisements de fer de Schefferville dans les années 1950.

Roger Blais, ingénieur et géologue qui travaillait pour IOC, avait remarqué des fossiles de feuilles très bien conservés dans certaines roches.

Il a fait un petit rapport sur ces fossiles-là, mais la compagnie a dû procéder à l’excavation, raconte M. Demers-Potvin.

Roger Blais a assemblé une collection de fossiles qu’il a trouvés. Bien que les observations étaient loin d’être systématiques, elles ont démontré le potentiel paléontologique de ces sites miniers aujourd’hui abandonnés.

Les premières fouilles

Une petite partie des trouvailles de Roger Blais se trouvent aujourd'hui dans la collection du Musée de paléontologie et de l'évolution (MPE), une petite institution montréalaise qui préserve et étudie les fossiles québécois, mais n'est pas ouverte au public.

En 2013, inspiré par ces fossiles, une petite équipe du MPE se rend à Schefferville pour faire des fouilles dans une ancienne mine.

Les fosses à ciel ouvert des anciennes mines sont aujourd'hui inondées. Au fond de celles-ci se trouvent des gisements de fer de deux milliards d’années, beaucoup trop vieux pour y trouver des fossiles.

Les strates supérieures, excavées par la minière pour avoir accès au fer, sont cependant plus récentes. Une mince couche de deux mètres, anciennement le fond d’un lac, intéresse particulièrement les paléontologues. Composée d’argilite rouge, elle contient les restes de végétaux ou d’animaux qui se sont déposés au fond du lac avant de se fossiliser il y a environ 100 millions d’années.

Comme elle a cotoyé les fossiles de Roger Blais, l'équipe du MPE est familière à l'argilite et peut plus facilement l'identifier parmi les immenses haldes de matériel excavé.

Ça m’a donné la chance de m’habituer à la texture de l’argilite rouge, sa couleur, son apparence, explique Mario Cournoyer, qui faisait partie de l'expédition et travaille aujourd'hui en collaboration avec Alexandre Demers-Potvin.

C'est lors de la dernière journée de fouilles que la chance sourit à M. Cournoyer.

Je suis allé fouiller une dernière fois, un deux heures pour profiter du temps qu’on était là-bas, se souvient M. Cournoyer. Je suis allé sur un des tas les plus prometteurs, et c’est là que j’ai trouvé un des plus gros blocs, d’environ 20 centimètres par 40 centimètres

En donnant un coup dessus, il y a une écaille qui a débarqué et il y a une partie du spécimen, les ailes gauches et droites, qui est apparue.

Mario Cournoyer, fondateur et directeur du Musée de paléontologie et de l’évolution à Montréal

Expertise internationale

Mario Cournoyer ne connaissait cependant pas, à l’époque, la nature précise du fossile qu’il venait de découvrir.

En 2017, dans le cadre de sa maîtrise à l’Université McGill, Alexandre Demers-Potvin emprunte les fossiles rapportés de Schefferville par l’équipe du MPE. Il décide l’année suivante de se rendre sur place pour approfondir les fouilles avec Mario Cournoyer et d’autres paléontologues.

Quatre personnes dans des herbes hautes et devant une vieille cabane de bois.

L'équipe de paléontologues près de Schefferville en août 2018. De gauche à droite: Alexandre Demers-Potvin (McGill), Noemie Sheppard (McGill), Mario Cournoyer (MPE) et Michel Chartier (MPE).

Photo : Courtoisie, Alexandre Demers-Potvin

Si trouver des insectes fossilisés est un immense défi, les identifier l’est encore plus.

Le problème avec cet insecte-là, c’est qu’il était juste un peu différent de la plupart des mantes qu’on trouve aujourd’hui. Je trouvais que ses ailes ressemblaient beaucoup à celles d’une coquerelle, mais je n’étais vraiment pas sûr.

Alexandre Demers-Potvin, étudiant au doctorat au musée Redpath de l'université McGill.

Incapable d’identifier le spécimen, l’étudiant se tourne vers un spécialiste en la matière, le chercheur français Olivier Béthoux, et lui envoie des photos des fossiles à identifier.

Fasciné par les fossiles depuis son plus jeune âge, M. Béthoux est chercheur au Centre de recherche en paléontologie de Paris et gestionnaire de collection au Muséum national d’histoire naturelle. Il est particulièrement intéressé par l’identification des différentes espèces d’insectes à partir de leurs ailes.

Un homme souriant regarde à la droite de la caméra.

Le chercheur français Olivier Béthoux est un expert de paléoentomologie.

Photo : Centre de recherche en paléontologie de Paris

Rapidement, le chercheur voit le potentiel des fossiles.

Les mantes religieuses fossilisées, c’est très rare. Ce sont des prédateurs, et les prédateurs, il y en a moins que leurs proies

Olivier Béthoux, chercheur au Centre de recherche en paléontologie de Paris

Les photos reçues par le chercheur n'étaient cependant pas assez précises pour permettre une identification certaine. Olivier Béthoux a donc invité Alexandre Demers-Potvin à traverser l'Atlantique avec ses fossiles pour les analyser dans son laboratoire.

Redonner vie à la pierre

À Paris, Olivier Béthoux initie Alexandre Demers-Potvin à des techniques de photographie qui permettent de mieux faire ressortir les caractéristiques des fossiles. Prendre des images de qualité est primordial, car des caractéristiques très précises peuvent permettre de différencier les espèces.

Grâce à ces photographies, les deux collaborateurs finissent par faire le lien entre le fossile des ailes antérieures d’un mâle, trouvé en 2018, et celui des ailes postérieures d’une femelle, trouvé en 2013. Les deux fossiles portaient les caractéristiques d’une espèce inconnue jusqu’ici.

Un fossile sous trois techniques différentes d'imagerie.

Différentes techniques de photographie et d'imagerie permettent d'observer divers détails d'un fossile.

Photo : Courtoisie, Alexandre Demers-Potvin

Il faut alors détailler les caractéristiques de l’animal de manière à pouvoir le présenter à des personnes n’ayant pas accès aux fossiles.

Le défi est imposant, puisqu’il faut photographier des détails minuscules des ailes imprimées dans la pierre. Avec une source d’éclairage normal, il est impossible de faire apparaître tous les détails simultanément.

On ne peut révéler que les détails perpendiculaires à l’axe de la lumière parce qu’il va y avoir une ombre dernière, vulgarise Olivier Béthoux. Même bien éclairée, une photo ne révèle que la moitié des nervures d’une aile.

Les chercheurs ont donc eu recours à une technique de photographie dont Olivier Béthoux est un spécialiste : l’imagerie par transformation de la réflectance.

En bref, ça consiste à prendre des tas de photos du même objet, mais en changeant la direction de la lumière. Au bout du compte, ces photos-là peuvent être assemblées dans un logiciel sur une image composite, résume Alexandre Demers-Potvin.

Un petit dôme dans lequel se trouve de nombreuse petites lumières.

Ce dôme conçu par Olivier Béthoux permet d'effectuer l'imagerie par transformation de la réflectance en variant la direction de la lumière qui illumine un fossile.

Photo : Courtoisie, Olivier Béthoux.

La technique permet ensuite la création d’un document interactif où les utilisateurs peuvent virtuellement modifier l’angle de la lumière pour observer les fossiles sous tous leurs angles.

Le dessin est aussi un outil précieux qui permet d’expliciter les caractéristiques de la nouvelle espèce.

Avec une aile d’insecte qui fait un pouce de long et qui est bourrée de petites veines, ça peut être très difficile d’observer certains de ces détails-là avec une photo. C’est pour ça que dans notre cas, le dessin était super important, explique M. Demers-Potvin.

Pris dans la pierre, les ailes des insectes peuvent aussi être repliées ou déformées. Le dessin permet de les présenter sous leur meilleur jour.

Un insecte aux grandes ailes dessiné en noir et blanc.

Alexandre Demers-Potvin a appris le dessin pour représenter les spécimens sur lesquels il travaille.

Photo : Courtoisie, Alexandre Demers-Potvin

L'âge du spécimen est quant à lui estimé grâce à de nombreux fossiles de végétaux qui se trouvent dans la même couche sédimentaire et dont on connaît l’âge approximatif.

Il y a 100 millions d'années, il faisait beaucoup plus chaud sur la terre. La température moyenne était d’environ 25 degrés Celsius, 10 degrés de plus qu’aujourd’hui. Le niveau de la mer était de 100 à 200 mètres plus élevé que de nos jours et la région du Labrador connaissait un climat tempéré chaud et humide. Un environnement beaucoup plus propice qu’aujourd’hui pour les insectes, qui vivaient alors dans une forêt de feuillus où il ne gelait généralement pas en hiver, expliquent les chercheurs.

Un nom pour rendre hommage

L’équipe décide de baptiser l’espèce Labradormantis guilbaulti. Le premier mot, le genre de l’animal, signifie simplement en latin mante du Labrador.

C’était difficile de l’attribuer à un genre connu, donc on a considéré que c’était légitime de créer un nouveau genre, explique Olivier Béthoux.

Le terme guilbaulti est quant à lui un hommage rendu à Jean-Pierre Guilbault, ancien président du MPE et initiateur des premières fouilles à Schefferville en 2013.

C’est Jean-Pierre qui a vraiment tiré les ficelles, qui a tout organisé la première fouille, raconte Mario Cournoyer.

Le nom choisi doit être conforme aux normes de la Commission internationale de nomenclature zoologique. Pour qu’il soit accepté, il doit notamment être accepté par les pairs.

Un fossile d'ailes dans la roche rougeâtre.

Le fossile des ailes postérieures d'une femelle Labradormantis guilbaulti, trouvé en 2013 par Mario Cournoyer.

Photo : Courtoisie, Mario Cournoyer

Une pièce manquante du casse-tête de l’évolution

La découverte de Labradormantis guilbaulti permet de mieux comprendre l’évolution des différents genres de mantes qui existent aujourd’hui sur Terre. C’est d’ailleurs le sujet principal de l’étude que les chercheurs viennent de publier dans Systematic Entomology.

Trois genres de mantes les intéressaient particulièrement : chaeteessa, mantoida et metallyticus.

Ces trois genres ne sont que le vestige de groupes qui étaient beaucoup plus divers dans le passé, explique Alexandre Demers-Potvin. De grands inconnus persistaient cependant toujours sur le lien entre ces genres et lequel avait divergé en premier dans l’arbre de l'évolution.

La seule chose dont on était certain quant à la place de ces mantes plus primitives dans l’évolution des mantes, c’est qu’elles avaient l’air un peu plus préhistoriques que les mantes religieuses que les gens connaissent, poursuit l’étudiant au doctorat.

Selon lui, d'autres scientifiques ont essayé sans succès de déterminer quelles mantes découlaient d’une évolution plus primitive.

C’est là que Labradormantis arrive, se réjouit le jeune chercheur.

Une veine de l’aile postérieure du spécimen est en effet très similaire à une structure présente sur les ailes des mantes du genre chaeteessa, mais aussi d'un autre type d'insecte, les blattes. La veine est cependant absente chez les autres types de mantes.

Ça nous indique que chaeteessa retenait un trait ancestral partagé par un ancêtre commun entre les mantes et les blattes, résume Alexandre Demers-Potvin.

L’étude conclut donc que la branche de chaeteessa a divergé plus tôt de l’arbre de l’évolution des mantes que les autres genres actuels.

L’appel du nord

Alexandre Demers-Potvin en est à sa deuxième publication par rapport à la découverte d'insectes dans la région de Schefferville. L’année dernière, il annonçait l’existence d’une cigale préhistorique, nommée cette fois en l’honneur de Roger Blais, pionnier de la paléontologie à Schefferville.

Que ce soit pour de nouvelles fouilles ou pour partager leurs découvertes avec la communauté innue locale, Mario Cournoyer et Alexandre Demers-Potvin aimeraient bien retourner dans la région.

On n’a pas encore trouvé de dinosaures, mais on a quand même découvert des choses très intéressantes pour l’instant et qui tracent un portrait de l’environnement au Labrador et au Nord-du-Québec à cette époque-là, se réjouit le jeune scientifique.

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