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La forme des coquilles d’ammonites enfin expliquée... par la physique

Dernière mise à jour le dimanche 2 novembre 2014

Article paru
sur le site "CNRS" - 09 octobre 2014
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Les ammonites, un groupe de mollusques céphalopodes aujourd’hui éteint, possédaient des coquilles en forme de spirales ondulées à la diversité exceptionnelle et bien connues des amateurs de fossiles. Régis Chirat, chercheur au Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1/ENS de Lyon), et deux collaborateurs de l’Institut de mathématiques de l’université d’Oxford ont développé le premier modèle biomécanique expliquant la formation et la diversité de ces coquilles. Leur approche ouvre de nouvelles perspectives pour interpréter l’évolution des ammonites et des nautiles, leurs "cousins" éloignés aux coquilles lisses, qui peuplent encore les eaux des océans Indien et Pacifique. Ces travaux viennent d’être publiés sur le site de la revue Journal of Theoretical Biology.

La forme des organismes vivants évolue au cours du temps et les interrogations suscitées par ces transformations ont favorisé l’émergence des théories de l’évolution. Pour comprendre comment les formes biologiques changent à l’échelle des temps géologiques, les chercheurs s’intéressent depuis peu de temps à la façon dont elles sont générées au cours du développement et de la croissance d’un individu : on parle de morphogénèse. Le groupe des ammonites, compte tenu de la diversité exceptionnelle de la forme des coquilles et des motifs (en particulier les côtes) qui les ornent, est très étudié d’un point de vue évolutif mais les mécanismes à l’origine de ces spirales ondulées étaient jusqu’ici inconnus. Les chercheurs tentaient donc de comprendre l’évolution de ces formes sans savoir comment elles avaient été générées.

Régis Chirat et ses collaborateurs ont développé un modèle qui explique la morphogénèse de ces coquilles. En décrivant par des équations mathématiques la façon dont la coquille est sécrétée par l’ammonite et croît, ils ont mis en évidence l’existence de forces mécaniques propres aux mollusques en cours de développement. Ces forces dépendent des propriétés physiques des tissus biologiques et de la géométrie de la coquille. Elles sont à l’origine d’oscillations mécaniques à l’extrémité de la coquille qui génèrent les côtes, sortes d’ondulations ornant la spirale.

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