Par Maxime Buchholz, étudiant au doctorat à l’Université de Montréal

Alors que ma maîtrise en biologie s’achevait au profit d’un doctorat en passage accéléré, je changeais également de projet de recherche et de méthodes de travail. Je me suis éloigné de l’étude d’espèces modernes pour enfin réaliser mon rêve : me consacrer à la biodiversité disparue. Or, craignant de ne pas encore posséder les compétences nécessaires, j’ai mis à profit le prix d’Excellence du Centre de la science de la biodiversité du Québec (CSBQ) pour m’immerger dans un laboratoire de paléontologie et apprendre leurs méthodes. Et bien que le Québec offre de nombreuses opportunités de fouilles pour collecter du matériel fossile, il me semblait nécessaire de m’exporter à l’étranger afin de rapporter avec moi des compétences provenant des laboratoires de paléontologie ailleurs dans le monde.

C’est ainsi que j’ai pu obtenir un stage d’un mois en France, plus précisément au Laboratoire de Géologie de l’Université Claude Bernard Lyon 1. Vieux de plus de 200 ans, il s’agit du second plus important laboratoire de paléontologie du pays, après celui du Musée d’Histoire Naturelle de Paris, et il abrite plus de six millions de spécimens datant d’il y a plus de deux milliards d’années jusqu’à notre époque. Bien que le choix de cet établissement puisse sembler arbitraire, de nombreux experts des invertébrés marins disparus y travaillent, s’accordant parfaitement avec le cadre de ma recherche. Il existe aussi cependant un biais personnel envers ce choix plutôt que Paris ou toute autre destination, en raison d’une volonté de retour aux sources. Je souhaitais pouvoir travailler dans mon domaine d’expertise, tout en pouvant retourner le temps d’un séjour dans ma ville natale que j’ai quitté il y a de cela plus d’une décennie.

Cela étant, mon travail a été supervisé par le Dr. Bertrand Lefebvre (Université Claude Bernard Lyon 1), paléontologue français se spécialisant dans l’étude non seulement des invertébrés du Paléozoïque, mais aussi des paléoclimats. La mise en contact a été rendue possible en partie grâce à mon directeur de recherche actuel, Christopher B. Cameron (Université de Montréal), qui avait déjà travaillé avec lui. La collaboration s’était faite dans le cadre d’une maîtrise d’une de mes collègues de laboratoire, et Bertrand était ravi de répéter l’expérience sur un de ses projets.  

Ce dernier consistait en une étude ontogénique – c’est-à-dire une étude des mécanismes de croissance d’un organisme vivant – d’une classe aujourd’hui disparue d’invertébrés marins : les Ascocystites. Ce sont d’anciens Échinodermes, apparentés donc aux étoiles de mer, concombres de mer, oursins et autres crinoïdes modernes, qui existaient il y a plus de 450 millions d’années, au cours d’une période géologique appelée l’Ordovicien Supérieur. Ces animaux de forme conique arrondie se fichaient vraisemblablement dans les sédiments des fonds marins côtiers à l’aide d’une tige segmentée, afin de filtrer le courant qui les submergeait grâce à de multiples bras flexible ornementant le pourtour de leur bouche. Peu d’autres choses sont connues sur le mode de vie de cette classe, en raison du manque de descendants actuels et de la faible quantité de fossiles retrouvée les représentant. Certains chercheurs émettent même l’hypothèse qu’ils étaient au contraire partiellement mobiles au cours de leur développement et poursuivaient activement leur source de nourriture. Dans tous les cas, des lacunes existaient dans notre compréhension de ces animaux et de nouveaux gisements récemment découverts pouvaient nous permettre d’en apprendre de plus.

En effet, au début des années 2000, des fouilles menées au Maroc ont pu mettre à jour une multitude de spécimens à la conservation exceptionnelle (appelés Lagerstätte) non seulement d’ancêtres d’étoiles de mer, mais aussi d’Ascocystites. Ces gisements, déjà uniques par leur région de découverte, comportaient des spécimens d’une grande variété de tailles, et donc de stades de croissance. Cela représente une source d’informations de choix afin de réaliser une ontogénie et d’ainsi mieux comprendre le cycle de vie de ces animaux. Bien que les spécimens aient été répartis entre chaque unité scientifique participant aux fouilles, l’Université Lyon 1 – grâce notamment à ses partenariats avec d’autres collections telle que celle de Marseille – est parvenue à en rassembler la plupart afin de commencer leur étude approfondie. C’est dans ce contexte que je suis arrivé au Laboratoire de Géologie en mi-juin 2025.

La première chose à faire était de rendre observables plus facilement les différents spécimens. En effet, ces fossiles font partie de la catégorie des « traces », c’est-à-dire que nous n’avons accès qu’à l’empreinte de l’animal dans la roche, le corps ayant disparu avec le temps. Or, les cristaux contenus dans le substrat et les couleurs de ce dernier peuvent camoufler certains détails et rendre le travail d’observation complexe, voire imprécis. Pour pallier ce problème, il a donc fallu sortir les empreintes de la roche à l’aide de moulages en latex teinté d’encre de Chine pour le rendre plus sombre. Bien que les propriétés chimiques du fossile ne soient pas conservées, un moulage permet de manipuler plus facilement la trace fossile et donc d’en tirer plus d’informations morphométriques. Sans compter qu’il s’agit d’une perte de poids considérable, rendant le tout transportable d’un poste de travail à l’autre, mais aussi jusqu’au Québec pour des analyses complémentaires !

Cependant, ces moulages de couleur unie ne faisaient toujours pas apparaître correctement les contrastes des différentes dépressions présentes sur le corps des animaux. Ces sillons ne ressortaient pas suffisamment et avaient tendance à disparaître au moindre ombrage lors des observations au microscope. Il était donc nécessaire de créer un contraste, grâce à la vaporisation de chlorure d’ammonium (NH₄Cl) à sa surface. Substance à la base cristalline, elle se transforme en fumée déposable sur les moulages lorsqu’exposée à la chaleur d’une flamme (ou d’un brûleur de camp en l’occurrence), recouvrant l’empreinte d’une fine couche blanche faisant ressortir les plus petits sillons. Cela fait, les moulages étaient fins prêts pour la suite !

Celle-ci consistait à tout d’abord prendre des photos de chaque spécimen en détail, afin de pouvoir les exploiter plus tard numériquement. J’ai donc pu utiliser une caméra, couplée à un microscope, qui diffusait en temps réel sur un ordinateur une vision rapprochée du moulage. Les plus petits spécimens (moins de 10 mm) ne nécessitaient qu’une seule image, parfois avec un grossissement important afin d’exploiter au maximum le microscope. Les plus gros (environ 80 mm) en revanche, demandaient au moins une demi-douzaine de photos, voire plus, pour capturer toute leur surface. La tâche ardue qui suivait inévitablement était ainsi de ré-assembler les empreintes sans en déformer les traits afin de pouvoir les observer avec un maximum de détails et dans leur intégralité. Enfin, j’ai pu attribuer à chaque empreinte une série de marqueurs clés, communs à tous les spécimens, avant de mesurer les dimensions importantes pour l’ontogénie de l’espèce.

Toute cette collecte de données a pu être réalisée durant un stage intensif à temps plein d’un mois. J’ai dû mouler plus de 160 spécimens, certains à plusieurs reprises pour en améliorer la qualité, afin d’en tirer suffisamment d’information pour étudier cette nouvelle population nord-africaine d’échinodermes disparus. Aujourd’hui, je mets donc à contribution ces données afin de mieux comprendre la croissance de ces animaux via des études statistiques et je mets à jour d’anciennes descriptions datant pour certaines de plusieurs décennies. Tout cela n’aurait pas été possible sans le soutien fourni par la CSBQ et sa bourse d’Excellence, que je remercie encore pour cette belle opportunité. Cette étude m’aura définitivement servi de tremplin pour mieux performer dans les futures études ontogéniques qui m’attendent au cours de mon doctorat, mais aussi pour mes prochains projets de carrière impliquant des fossiles.

À propos de l’auteur :

Je suis un étudiant au doctorat en sciences biologiques à l’Université de Montréal, travaillant dans le laboratoire Cameron, sommité dans l’étude de l’évolution des invertébrés marins modernes et fossiles. Mon sujet de recherche se concentre sur l’étude des structures de la matrice extracellulaire des ambulacraires (super-embranchement regroupant les échinodermes et les hémichordés) et leur importance dans le développement et la diversification de ces espèces. Mon intérêt principal repose sur les ptérobranches actuels, mais englobe aussi des blastozoaires ordoviciens éteints conservés ici-même au Québec. J’aime par-dessus tout apprendre et toucher un peu à tous les domaines en dehors de la biologie afin de pouvoir m’armer de tous les outils nécessaires à mes études actuelles et futures. Mais tout ce sérieux en laboratoire ne m’empêche pas de sortir de temps en temps sur le terrain !