Bien que peu de crânes récupérés portaient des sabres, une poignée présentait une caractéristique particulière :l'alvéole dentaire du sabre était occupée par deux dents, la dent permanente étant insérée dans une rainure de la dent de lait.

Le paléontologue Jack Tseng, professeur agrégé de biologie intégrative à l'Université de Californie à Berkeley, ne pense pas que les doubles crocs soient un hasard.

Il y a neuf ans, il s'est joint à quelques collègues pour spéculer que la dent de lait aidait à stabiliser la dent permanente contre la cassure latérale lors de son éruption. Les chercheurs ont interprété les données de croissance du chat à dents de sabre comme impliquant que les deux dents ont existé côte à côte jusqu'à 30 mois au cours de l'adolescence de l'animal, après quoi la dent de lait est tombée.

Dans un nouvel article publié dans la revue The Anatomical Record , Tseng fournit la première preuve que la dent de sabre seule aurait été de plus en plus vulnérable à la rupture latérale lors de l'éruption, mais qu'une dent de bébé ou de lait à côté l'aurait rendue beaucoup plus stable.

Les preuves consistent en une modélisation informatique de la résistance et de la rigidité des dents de sabre contre la flexion latérale, ainsi qu'en testant et en cassant réellement des modèles en plastique de dents de sabre.

"Cette nouvelle étude est une confirmation - un test physique et de simulation - d'une idée que certains collaborateurs et moi avons publiée il y a quelques années :que le moment de l'éruption des sabres a été modifié pour permettre une étape à double croc", a déclaré Tseng, conservateur au Musée de paléontologie de l'UC.

"Imaginez une chronologie où la canine de lait sort, et quand elle a fini d'éruption, la canine permanente sort et dépasse la canine de lait, pour finalement la repousser. Et si cette dent de lait, pendant les 30 mois environ qu'elle a été à l'intérieur de la bouche, juste à côté de cette dent permanente, se trouvait un contrefort mécanique ?"

Il suppose que la présence inhabituelle du bébé canin – l'une des dents de lait que tous les mammifères grandissent et perdent à l'âge adulte – longtemps après l'éruption de la dent de sabre permanente, a protégé le sabre tandis que les chats en pleine croissance ont appris à chasser sans les endommager.

Finalement, la dent de lait tomberait et l'adulte perdrait le support du sabre, probablement après avoir appris à faire attention avec son sabre. Les paléontologues ne savent toujours pas comment des animaux à dents de sabre comme Smilodon chassaient leurs proies sans briser leurs sabres encombrants.

"L'étape des doubles crocs mérite probablement d'être repensée maintenant que j'ai montré qu'il existe cette politique d'assurance potentielle, cette gamme de protection plus large", a-t-il déclaré.

"Cela permet à l'équivalent de nos adolescents d'expérimenter, de prendre des risques, essentiellement d'apprendre à devenir un prédateur adulte et à part entière. Je pense que cela affine, même si cela ne résout pas, en pensant à la croissance des dents de sabre. utilisation et chasse à travers une lentille mécanique."

L'étude a également des implications sur la façon dont les chats à dents de sabre et d'autres animaux à dents de sabre chassaient à l'âge adulte, utilisant vraisemblablement leurs compétences de prédateur et leurs muscles forts pour compenser les canines vulnérables.

Théorie des poutres

Grâce à la richesse des fossiles de chats à dents de sabre, qui comprennent des milliers de parties squelettiques en plus des crânes, découverts dans les fosses de goudron de La Brea, les scientifiques en savent beaucoup plus sur Smilodon fatalis que sur tout autre animal à dents de sabre, même si au moins cinq lignées distinctes d'animaux à dents de sabre ont évolué dans le monde. Smilodon parcourait largement l'Amérique du Nord et l'Amérique centrale, et a disparu il y a environ 10 000 ans.

Pourtant, les paléontologues sont toujours déconcertés par le fait que les animaux adultes équipés de couteaux à lame fine pour canines évitaient apparemment de les casser fréquemment malgré les forces latérales probablement générées lors de la morsure. Une étude sur les fossiles des prédateurs de La Brea a révélé que pendant les périodes de pénurie d'animaux, les chats à dents de sabre se cassaient les dents plus souvent qu'en période d'abondance, peut-être en raison de stratégies alimentaires modifiées.

Les spécimens à deux crocs de La Brea, qui ont été considérés comme des cas rares d'individus présentant une perte tardive de la dent de lait, ont donné à Tseng une idée différente :qu'ils avaient un objectif évolutif.

Pour tester son hypothèse, il a utilisé la théorie des poutres – un type d’analyse technique largement utilisé pour modéliser des structures allant des ponts aux matériaux de construction – pour modéliser des dents de sabre réelles. Ceci est combiné à une analyse par éléments finis, qui utilise des modèles informatiques pour simuler les forces latérales qu'une dent de sabre pourrait supporter avant de se briser.

"Selon la théorie des poutres, lorsque vous pliez latéralement une structure en forme de lame dans la direction de sa dimension la plus étroite, elle est beaucoup plus faible par rapport à la direction principale de sa résistance", a déclaré Tseng. "Les interprétations antérieures de la façon dont les dents de sabre ont pu chasser utilisent cela comme une contrainte. Peu importe la façon dont ils utilisent leurs dents, ils n'auraient pas pu les plier beaucoup dans une direction latérale."

Il a constaté que même si la résistance à la flexion du sabre (la force qu'il peut supporter avant de se briser) restait à peu près la même tout au long de son allongement, la rigidité du sabre (sa déflexion sous une force donnée) diminuait avec l'augmentation de la longueur. Essentiellement, à mesure que la dent s'allongeait, elle était plus facile à plier, augmentant ainsi le risque de cassure.

Cependant, en ajoutant une dent de lait de soutien dans le modèle théorique de la poutre, la rigidité du sabre permanent a suivi le rythme de la résistance à la flexion, réduisant ainsi le risque de rupture.

"Pendant la période où la dent permanente fait éruption aux côtés de celle de lait, c'est à peu près au moment où vous passez de la largeur maximale à la largeur relativement plus étroite, que cette dent s'affaiblit", a déclaré Tseng. "Lorsque vous ajoutez une largeur supplémentaire dans l'équation de la théorie de la poutre pour tenir compte du bébé sabre, la rigidité globale est plus étroitement alignée sur l'optimum théorique."

Bien que cela ne soit pas mentionné dans l'article, il a également imprimé en 3D des répliques en résine de dents de sabre et testé leur résistance à la flexion et leur rigidité sur une machine conçue pour mesurer la résistance à la traction. Les résultats de ces tests reflétaient les conclusions des simulations informatiques. Il espère imprimer en 3D des répliques à partir de matériaux dentaires plus réalistes pour simuler avec plus de précision la résistance des dents réelles.

Tseng a noté que le même système de stabilisation canine aurait pu évoluer chez d'autres animaux à dents de sabre. Bien qu'aucun exemple de doubles crocs chez d'autres espèces n'ait été trouvé dans les archives fossiles, certains crânes ont été trouvés avec des dents adultes ailleurs dans les mâchoires mais des dents de lait là où le sabre éclaterait.

"Ce que nous voyons, ce sont des canines de lait préservées sur des spécimens avec une dentition par ailleurs adulte, ce qui suggère une rétention prolongée de ces canines de lait alors que la dent adulte, les sabres, sont soit sur le point d'éclater, soit en éruption", a-t-il déclaré.

Plus d'informations : Z. Jack Tseng, Modifications des performances de flexion lors d'une éruption canine prolongée chez les carnivores à dents de sabre :une étude de cas de Smilodon fatalis, The Anatomical Record (2024). DOI :10.1002/ar.25447

Fourni par l'Université de Californie - Berkeley