Il y a plus de 510 millions d’années, bien avant les dinosaures, les trilobites régnaient sur les fonds océaniques. Ces arthropodes fossiles, reconnaissables à leur carapace divisée en trois lobes, ont longtemps été décrits comme des animaux strictement marins. Une nouvelle étude, menée à partir de spécimens marocains, remet en cause cette image.
Les travaux portent sur le site d’Aït Youb, dans le Haut Atlas. Ils sont conduits par l’université de Poitiers, en France, en partenariat avec l’université Cadi Ayyad de Marrakech et l’université Mohammed V de Rabat. Des chercheurs de l’université de la Saskatchewan, au Canada, de l’université de Cardiff, au Royaume-Uni, et de l’université nationale de Córdoba, en Argentine, y ont également pris part. Les résultats viennent de paraître, ce jeudi 5 novembre dans la revue Communications Earth & Environment, du groupe Nature Publishing Group.
Cette étude s’inscrit dans la continuité de travaux menés de longue date, comme nous l’explique Abderrazak El Albani, géologue marrakchi et professeur à l’université de Poitiers, chef de projet et auteur de l’article.
Selon lui, une première étape a consisté à valoriser la découverte de trilobites d’une qualité exceptionnelle. Plus de 22.000 espèces de trilobites ont été décrites dans le monde, souligne-t-il. Ces fossiles sont courants dans les musées comme sur les marchés parallèles. Les spécimens marocains d’Ait Youb se distinguent pourtant par leur conservation unique au monde, ce qui a permis d’identifier deux nouvelles espèces.
Des fossiles préservés dans des cendres volcaniques
La deuxième étape visait à comprendre les conditions de vie de ces animaux. Abderrazak El Albani dit s’être toujours intéressé à l’environnement dans lequel vivent les organismes qu’il étudie, quels que soient leur âge ou leur nature.
Les fossiles d’Aït Youb ont été enfouis rapidement dans des cendres volcaniques, à la suite d’une coulée pyroclastique. C’est ce qui a permis leur conservation en trois dimensions. «Cette préservation dans les cendres volcaniques a été une première surprise. Elle explique l’état remarquable des spécimens», confie le chercheur.
La seconde surprise concerne le milieu de vie. Selon le chercheur, la communauté scientifique admettait que ces animaux vivaient dans un environnement strictement marin… et même plutôt relativement profond. Plusieurs missions de terrain, menées avec une équipe internationale, ont conduit à une autre conclusion. «Nous avons montré que ces trilobites vivaient dans un milieu recevant des apports d’eau douce. Ils se trouvaient près du littoral, là où les rivières arrivaient dans la mer», affirme le chercheur.
L’étude décrit un environnement de type delta, façonné par les rivières et par les vagues. Dans ces zones, le milieu passe rapidement de l’eau douce à l’eau salée. La présence de trilobites en domaine d’estuaire, relèvent les auteurs, remet en question leur image d’animaux associés à des milieux purement marins stables. Pour reconstituer la salinité, l’équipe a eu recours à plusieurs indicateurs géochimiques.
Dans la coupe étudiée, selon les niveaux, les rapports entre éléments chimiques permettent de retracer efficacement les fluctuations de la salinité... Cette méthodologie est de plus en plus utilisée par les chercheurs dans le monde car elle permet de révéler des informations précieuses pour mieux cerner les conditions chimiques dans lesquelles les organismes ont vécu.
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Abderrazak El Albani explique pourquoi cette lecture avait échappé aux chercheurs jusqu’ici. «La plupart des travaux sur ces fossiles sont assez descriptifs, et s’intéressent principalement à la morphologie (taille, forme…), et parfois aux sédiments encaissant, mais très rarement à la chimie de la roche. Or une étude incomplète livre des informations incomplètes. La géochimie apporte des données complémentaires, parfois décisives, qui indiquent comme c’est le cas ici un environnement sous influence d’eau douce», estime-t-il.
Un climat et une salinité qui changent
L’étude couvre une période allant du stade 3 au stade 4 du Cambrien (la première période géologique de l’ère paléozoïque, marquée par une diversification rapide des espèces de –538 à –485 millions d’années), jusqu’à la transition vers le Wuliuien (une époque spécifique du Cambrien datée d’environ –509 à –504 millions d’années), au début du Miaolingien (la troisième série ou époque majeure du Cambrien). Le milieu évolue nettement.
Dans les formations géologiques (des ensembles de couches rocheuses partageant des caractéristiques similaires et déposées à la même époque) d’Issafen et de Tatelt, les plus anciennes, le climat est relativement frais et aride. L’eau est peu salée et les apports d’eau douce sont fréquents. Dans le début de la formation sus-jacente, plus récente de Jbel Wawrmast, le climat devient plus chaud et plus humide. L’eau est plus salée et l’oxygène manque par moments (phénomène d’anoxie). Les chercheurs interprètent ceci comme une marque de montée du niveau de la mer (une transgression marine) et d’une influence marine croissante.
Ces fluctuations impactent la taille des animaux. Dans les formations d’Issafen et de Tatelt, les trilobites sont de petite taille. La plupart dépassent rarement quelques centimètres. Avec le retour de conditions marines plus franches, plus salées et plus stables, la taille augmente de nouveau et les carapaces s’épaississent. Dans le Wuliuien, certains grands paradoxidés atteignent environ 230 millimètres. Un spécimen de la coupe étudiée mesure près de 60 millimètres.
Abderrazak El Albani l’explique par la préférence de ces animaux. «Ils privilégient l’eau de mer pure. Quand elle est mêlée d’eau douce, ils s’adaptent en réduisant leur taille. La preuve, c’est que lorsqu’on remonte dans le temps et que l’eau de mer revient, ils grossissent. Leur taille suit leur milieu», note-t-il.
Pour lui, «le vivant a toujours fonctionné ainsi, dépendant de son environnement. Ces animaux ont changé de taille parce que la chimie de leur milieu avait changé». Il ajoute qu’il s’agit d’une première. «C’est la première fois qu’on observe une telle adaptation chez les trilobites. C’est ce qui a convaincu les rapporteurs de l’étude», insiste-t-il.
Les auteurs se montrent plus prudents sur les causes. Salinité, oxygène, climat, niveau de la mer et apport de carbonates ont pu agir ensemble. Ils parlent d’une hypothèse, que de futures études devront tester sur d’autres sites du Cambrien.
Le chercheur défend une méthode fondée sur la transdisciplinarité. «La recherche moderne exige de croiser les approches. Une étude qui ne s’appuie que sur une seule discipline mène à des informations incomplètes et même, le cas échéant fausse. Si on s’était limité à la géochimie, on n’aurait obtenu qu’une partie de l’information», soutient-il.
Revenant sur le déroulement des travaux, notre interlocuteur insiste sur le travail d’équipe, commencé sur le terrain, avec des missions menées en coordination avec ses pairs basés au Maroc. «Sans la description de la roche et sans l’échantillonnage, il n’y a rien», tranche-t-il. «Avec mon équipe, on organise au moins une fouille par an. Nous en avons mené une bonne dizaine à ce jour.»
Analyses minéralogiques et chimiques
Les échantillons sont ensuite analysés en laboratoire. «Les analyses minéralogiques et chimiques, tous les détails à petite échelle, ont été réalisées en grande partie à l’université de Poitiers, et parfois dans d’autres universités européennes, qui disposent d’appareils que nous n’avons pas», dit Abderrazak El Albani. Les résultats sont partagés avec les collègues marocains de Marrakech, de Rabat, et d’ailleurs.
Il détaille le rôle de chacun. On apprend ainsi que les géochimistes ont mené des analyses chimiques, les spécialistes du terrain ont décrit les roches, et les paléontologues canadiens, qu’il connaît de longue date, ont identifié les animaux. «Ils avaient déjà observé ce phénomène sur un autre site et ils soupçonnaient que ces organismes pouvaient vivre dans de tels milieux. Ils ne disposaient toutefois que d’un seul type d’information. Quand je les ai sollicités, ils ont accepté immédiatement. Ils étaient ravis de voir une étude associer autant de disciplines», poursuit-il.
Le Maroc, la France, le Royaume-Uni, le Canada et l’Argentine ont contribué. «J’ai toujours pensé que la recherche devait être sans frontières. Tous mes travaux sont transversaux. Ils ne reposent jamais sur une seule discipline ni sur un seul pays.»
Des chercheurs marocains au premier plan
L’étude a une particularité aux yeux du chercheur. La première autrice est marocaine. Dre Ibtissam Chraiki, première signataire, a été doctorante à l’université Cadi Ayyad avant de le rejoindre à Poitiers, où elle est en études post-doctorales depuis environ deux ans. Le professeur El Hafid Bouougri, de l’université Cadi Ayyad, a également contribué à la coordination des missions de terrain, à l’analyse détaillée des données recueillies, à la litho-stratigraphie, l’analyse microscopique des roches, ainsi qu’aux interprétations des données géochimiques. Les collègues de l’Université Mohammed V de Rabat, les professeurs oubna Terhzaz, Amina Ouzzaouit et Larbi Boudad, ont également participé aux missions de terrain ainsi qu’à l’analyse des données.
«Je suis fier que le leadership de ce travail soit marocain. Ce qui compte pour moi, c’est de valoriser la recherche et le patrimoine marocains», déclare Abderrazak El Albani. Au total, treize auteurs signent l’article. Ils viennent des universités de Poitiers, de Montpellier, de Cardiff, de la Saskatchewan, de Cadi Ayyad, de Mohammed V et de Córdoba. Une belle synergie, une ouverture vers les autres et une transversalité intégrée dans un consortium international de très haut niveau.
«C’est ma conception de la recherche. Par ailleurs, la recherche ne pourrait se faire sans les moyens, le nerf de la guerre pour tous les chercheurs. La coopération scientifique internationale peut dans certains cas y remédier. Le coût global pour mener à bien cette étude a bien entendu été élevé. Ce travail a pu voir le jour grâce au soutien de la Région Nouvelle Aquitaine et de l’Académie Royale Hassan II des Sciences et Techniques. Nous en sommes très reconnaissants.»
Pour Abderrazak El Albani, ces résultats témoignent du potentiel géologique du pays: «Le Maroc dans son intégralité, de Tanger à Lagouira, a un potentiel géologique naturel qui n’est plus à démontrer. Il est tout simplement exceptionnel, et cette étude le confirme une fois de plus.»
Pour la première fois dans l’histoire des trilobites, un même site livre une information aussi nette et précise sur l’environnement et l’évolution de ces animaux. Pour les auteurs, l’étude illustre un principe de l’histoire de la vie. L’évolution du vivant reste étroitement liée à celle de son environnement. Depuis des millions d’années, les changements qui ont touché la Terre ont redessiné les écosystèmes et ouvert de nouvelles voies évolutives. Les chercheurs y voient une leçon à retenir au regard des tendances actuelles. «C’est un enseignement pour ce que nous vivons aujourd’hui», conclut notre interlocuteur.
