, également francisé sous le terme (littéralement « deux tailles de dents »), est un genre fossile d'amniotes appartenant à la famille également fossile des sphénacodontidés, ayant vécu du début au milieu du Permien, il y a entre avant notre ère. La caractéristique la plus notable de Dimetrodon est sa grande voile d'épine neurale présente sur le dos, formée par des épines allongées s'étendant à partir des vertèbres. C'est un quadrupède ayant un crâne haut et incurvé, avec de grandes dents de différentes tailles placées sur le long des mâchoires. La plupart des fossiles ont été trouvés dans le Sud-Ouest des États-Unis, la majorité provenant de la formation géologique des lits rouges du Texas et de l'Oklahoma. D'autres fossiles ont été découverts au Canada et plus récemment en Allemagne. Plusieurs espèces ont été nommées depuis la description officielle du genre en 1878 par Edward Drinker Cope.
Bien que souvent identifié par erreur comme un dinosaure dans la culture populaire, le genre s'est éteint environ avant l'apparition de ces derniers. Malgré son apparence et sa physiologie, Dimetrodon est plus étroitement lié aux mammifères qu'à n'importe quel reptile et est classé comme un représentant non mammalien des synapsides, un groupe incorrectement appelé « reptiles mammaliens », aussi référencés sous différents termes tels que « proto-mammifères » ou « mammifères souches ». Cette classification regroupe Dimetrodon, les mammifères et leurs parents éteints dans un clade appelé Synapsida, tout en plaçant les reptiles, les dinosaures et les oiseaux dans un clade distinct, appelé Sauropsida. Des ouvertures uniques présentes dans le crâne et situés derrière chaque orbite de l'œil, connues sous le nom de fosses temporales, ainsi que d'autres caractéristiques distinguent ce groupe des sauropsides.
Dimetrodon aurait été l'un des principaux prédateurs des écosystèmes du Cisuralien, se nourrissant de poissons et de plus petits tétrapodes, notamment des reptiles et des amphibiens. Les espèces plus petites peuvent avoir eu différents rôles écologiques. La voile de l'animal peut avoir été utilisée pour stabiliser la colonne vertébrale ou pour chauffer et refroidir le corps, comme une forme de thermorégulation. Certaines études récentes affirment que la voile aurait été inefficace pour évacuer la chaleur du corps en raison de la découverte de grandes espèces avec de petites voiles et de petites espèces avec de grandes voiles, ce qui exclurait la régulation de température comme objectif principal. La voile aurait été très probablement utilisée dans les parades nuptiales avec diverses méthodes pour menacer des rivaux ou se montrer à des potentiels partenaires.
Description Introduction Dimetrodon est un synapside quadrupède caractérisé par la présence d'une grande voile sur le dos. Sa posture exacte est débattue. On a longtemps pensé que son stylopode (humérus et fémur) était disposé à l'horizontal pendant la locomotion; cette hypothèse est soutenue par des modèles biomécaniques évaluant le stress sur le fémur et des données sur la section mi-diaphysaire de l'humérus soutiennent cette hypothèse. Cependant, des données ichnologiques et morphométriques suggèrent une position semi-érigée. La plupart des grandes espèces de Dimetrodon varient en des longueurs estimées de pour un poids hypothétique situé entre . La plus grande espèce connue du genre est D. angelensis, mesurant environ et la plus petite est D. teutonis, mesurant environ . Les plus grandes espèces de Dimetrodon figurent parmi les plus grands prédateurs du Permien inférieur, bien que l'étroitement apparenté , connu à partir de quelques fragments squelettiques découverts dans des roches légèrement plus jeunes, ait pu être encore plus grand avec une longueur corporelle totale estimée à . Bien que certaines espèces de Dimetrodon puissent devenir très grandes, de nombreux spécimens juvéniles sont connus.
Crâne Présentation Une seule grande ouverture de chaque côté de l'arrière du crâne relie Dimetrodon aux mammifères et le distingue de la plupart des premiers sauropsides, qui manquent d'ouvertures ou ont deux ouvertures selon les sous-groupes. Les chercheurs pensent que des caractéristiques telles que des crêtes à l'intérieur de la cavité nasale et une crête à l'arrière de la mâchoire inférieure font partie d'une progression évolutive des premiers vertébrés terrestres à quatre membres aux mammifères.
Le crâne de Dimetrodon est grand et comprimé latéralement. Les orbites sont positionnées haut et loin en arrière dans le crâne. Derrière chaque orbite se trouve un trou appelé fosse temporale. Un trou supplémentaire dans le crâne, la fenêtre supratemporale, peut être vu d'en haut. L'arrière du crâne est orienté à un léger angle vers le haut, une caractéristique qu'il partage avec tous les autres synapsides basaux. La marge supérieure du crâne s'incline vers le bas en un arc convexe jusqu'à l'extrémité du museau. La pointe de la mâchoire supérieure, formée par le prémaxillaire, s'élève au-dessus de la partie de la mâchoire formée par le maxillaire pour former une « marche » maxillaire. Au sein même de cette étape se trouve un diastème dans la rangée de dents. Dans son ensemble, le crâne de Dimetrodon est plus solidement construit que celui des dinosaures.
Dentition Le nom générique Dimetrodon signifie littéralement « deux tailles de dents », en référence aux ensembles de dents qui varient considérablement en taille sur la longueur des mâchoires. Une ou deux paires de dents caniniformes, de grandes dents pointues ressemblant à des canines, saillent du maxillaire. De grandes incisives sont également présentes aux extrémités des mâchoires supérieure et inférieure, enracinées dans les prémaxillaires et l'os dentaire. De petites dents sont présentes autour de la « marche » maxillaire et derrière les caniniformes, devenant d'autant plus petites qu'elles s'éloignent dans la mâchoire.
vignette|gauche|alt=Crâne de dimétrodon montrant en avant les dents. |Crâne de D. grandis, montrant en avant la dentition de l'animal.
De nombreuses dents sont plus larges à leur section médiane et se rétrécissent plus près des mâchoires, leur donnant l'apparence de larmes. Les dents en forme de larme sont uniques à Dimetrodon et à d'autres sphénacodontidés étroitement apparentés, et aident à les distinguer des autres synapsides basaux. Comme chez de nombreux autres synapsides basaux, les dents de la plupart des espèces de Dimetrodon sont dentelées sur leurs bords. Les dentelures des dents de Dimetrodon sont si fines qu'elles ressemblent à de minuscules fissures. Le dinosaure Albertosaurus a des dentelures ressemblant à des fissures similaires, mais à la base de chaque dentelure se trouve un vide rond, qui aurait fonctionné pour répartir la force sur une plus grande surface et empêcher les contraintes de l'alimentation de provoquer la propagation de la fissure à travers la dent. Contrairement à Albertosaurus, les dents de Dimetrodon manquent d'adaptations qui empêcheraient la formation de fissures au niveau de leurs dentelures. Les dents de D. teutonis n'ont pas de dentelures, mais ont toujours des arêtes vives.
Une étude publiée en 2014 démontre que les espèces de Dimetrodon auraient adopté différentes morphologies pour chasser divers types de proies. L'une des plus petites espèces, D. milleri, n'a pas de dentelures, car les preuves fossiles montrent qu'il se nourrissait de petites proies. Au fur et à mesure que les proies ont grossi, plusieurs espèces de Dimetrodon ont commencé à développer des dentelures sur leurs dents et à en augmenter la taille. Par exemple, D. limbatus ainsi que Secodontosaurus présentent des dentelures d'émail qui aurait été très utiles à couper la chair d'une proie. La deuxième plus grande espèce connu, D. grandis, a des dentelures similaires à celles des requins et des dinosaures théropodes, ce qui rend ses dents encore plus spécialisées pour trancher la chair. Les différentes proies du dimétrodon ont réagi en évoluant vers des tailles plus grandes et en développant des dents de plus en plus pointues, comme forme de défense au prédateur.
Cavité nasale Sur la surface interne de la section nasale du crâne se trouvent des crêtes appelées nasoturbinaux, qui peuvent avoir soutenu du cartilage qui a augmenté la surface de l'épithélium olfactif, la couche de tissu qui détecte les odeurs. Ces crêtes sont beaucoup plus petites que celles des synapsides ultérieurs datant du Permien supérieur et du Trias, dont les grands nasoturbinaux sont considérés comme une preuve d'homéothermie car ils peuvent avoir soutenu des membranes muqueuses qui réchauffaient et humidifiaient l'air entrant. Ainsi, la cavité nasale du dimétrodon est transitionnelle entre celles des premiers vertébrés terrestres et des mammifères..
Articulation des mâchoires et des oreilles vignette|alt=Diagramme montrant la configuration de la mâchoire d'un mammifère primitif (montré en haut), et celui d'un synapside basal (montré en bas, avec comme exemple le dimétrodon). |Configurations de la mâchoires d'un mammifère primitif à celui d'un sphénacodonte, montré ici avec Dimetrodon, en rapport avec l'audition. Une autre caractéristique transitoire de Dimetrodon est une crête située à l'arrière de la mâchoire appelée lame réfléchie, qui se trouve sur l'os articulaire, qui se connecte à l'os carré du crâne pour former l'articulation de la mâchoire. Chez les premiers mammifères apparus ultérieurement, l'articulaire et le quadratojugal sont séparés de l'articulation de la mâchoire, tandis que l'articulaire s'est développé pour donner le marteau de l'oreille moyenne. La lame réfléchie est devenue une partie d'un anneau appelé anneau tympanique, qui soutient le tympan chez tous les mammifères vivants.
Queue La queue de Dimetrodon représente une grande partie de la longueur totale du corps de l'animal et comprend environ . Les queues ont été manquantes ou incomplètes dans les premiers squelettes décrits de Dimetrodon, les seules vertèbres caudales connues étant les les plus proches de la hanche. Étant donné que ces premières vertèbres caudales se rétrécissent rapidement à mesure qu'elles s'éloignent de la hanche, de nombreux paléontologues de la fin du et du début du ont pensé que Dimetrodon aurait eu une queue très courte. La première description d'une queue en grande partie complète de Dimetrodon n'a été établie qu'en 1927.
Voile vignette|gauche|alt=Deux squelettes reconstitués de Dimetrodon grandis au Musée royal Tyrrell de paléontologie, en Alberta, au Canada.|Deux squelettes de D. grandis, exposées au musée royal Tyrrell de paléontologie en Alberta (Canada).