Bone vascularization and growth in placoderms (Vertebrata): The example of the premedian plate of Romundina stellina Ørvig, 1975

The Placodermi (armored jawed fishes), which appeared during the Lower Silurian and disappeared without leading any descendants at the end of the Famennian (Latest Devonian), have the highest diversity of known Devonian vertebrate groups. As phylogenetically basal gnathostomes (jawed vertebrates), they are potentially informative about primitive jawed vertebrate anatomy and origins. Until recently, the study of their internal or histological structures has required destructive methods such as sectioning or serial grinding. Recent advances in tomography and imaging technologies, especially through the increasing use of synchrotron phase contrast imaging for the study of fossils, allow us to reveal the inner structures of the fossil nondestructively and with unprecedented three-dimensional level of detail. Here, we present for the first time the prerostral anatomy of the small acanthothoracid Romundina stellina, one of the earliest and most basal placoderms. Phase contrast imaging allows us to reconstruct the vascularization and nerve canals of the premedian plate and adjacent parts of the skeleton three-dimensionally in great detail, providing important clues to the growth modes and biology of the animal.

RésuméLes Placodermi (« poissons cuirassés ») apparaissent au Silurien inférieur et disparaissent à la fin du Famennien (Dévonien terminal). Ils présentent la plus grande biodiversité des vertébrés du Dévonien. Ils sont considérés comme les premiers gnathostomes (vertébrés à mâchoires) et, par conséquent, l’étude de leurs fossiles nous apporte des informations cruciales sur l’anatomie des premiers vertébrés à mâchoires et leurs origines. Néanmoins, jusqu’à récemment, l’étude de leur anatomie interne nécessitait des méthodes destructives (sections sériées ou attaques acides). Les avancées récentes dans les domaines de la tomographie et de l’imagerie numérique, et en particulier l’avènement de l’imagerie synchrotron en contraste de phase pour l’étude des fossiles, nous permettent désormais d’accéder à des informations de première importance, sans avoir à endommager des spécimens souvent fort rares de par leurs préservations exceptionnelles. Nous décrivons ici pour la première fois la neurovascularisation au niveau de la plaque prémédiane (région prérostrale) d’un crâne de petit placoderme acanthothoracide. Cette étude révèle les applications multiples des outils numériques modernes, comme la mise en évidence des relations tridimensionelles des canaux nerveux et vasculaires, de même que l’organisation spatiale de l’os, et permet l’élaboration de modèles de développement biologique pour cet animal.