A partir d’un fossile et de traces de pas, des chercheurs de l’EPFL et de la Humboldt-Universität de Berlin (HU) ont identifié les démarches probables d’un animal vieux de 300 millions d’années, l’Orobates pabsti. Ils ont développé un robot capable de les reproduire.

Quelle était la démarche des vertébrés vivant il y a 300 millions d’années? Marchaient-ils déjà sur leurs pattes? Leur allure était-elle stable et économe en énergie?

Pour le savoir, l'équipe interdisciplinaire a créé un modèle robotique de ce vertébré situé entre les amphibiens, les reptiles et les mammifères. Elle a défini les façons les plus probables qu’il avait de se déplacer. Les résultats sont publiés dans la revue Nature.

Centaines de démarches testées

Les chercheurs de la HU ont tout d’abord créé un modèle numérique du squelette de l’animal. Ils se sont basés sur l’analyse du fossile et de la biomécanique des animaux modernes se déplaçant de la même façon. Cela leur a permis de réaliser une première simulation de la démarche, dite "cinématique", c’est-à-dire se concentrant sur les aspects géométriques de la locomotion.

Parallèlement, Kamilo Melo et Tomislav Horvat, post-doctorant et doctorant au Laboratoire de Biorobotique de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), ont utilisé l’anatomie de l’animal fossilisé pour mettre au point un robot. Nommé OroBOT, il présente la même dynamique, longueur et distribution de masse que l’Orobates.

L’équipe interdisciplinaire l'a utilisé pour tester des centaines de démarches et déterminer lesquelles seraient les plus probables. Les scientifiques se sont basés sur les principes biomécaniques de démarches d’animaux modernes proches, le caïman, la salamandre, l’iguane et le scinque, qu’ils ont analysées et mesurées aux rayons X.

Athlétique

Les chercheurs ont déterminé les allures les plus probables en se basant sur l’énergie demandée, la stabilité de la démarche, les forces de réaction et le rapprochement avec des traces de pas existantes.

Ces dernières démontrent que l’Orobates se serait déplacé un peu comme le caïman, de façon athlétique. Il pouvait déjà s’ériger relativement haut sur ses pattes, contrairement à la salamandre ou au scinque, une démarche donc plus avancée que celle attendue.

Cette nouvelle méthodologie pourra être utilisée et modifiée pour de futures études sur les transitions dans l’évolution, par exemple l’origine du vol ou les démarches de mammifères qui galopent.

https://youtu.be/-Fz3JlGABrs

ats