Modèle de développement et évolution du patron dentaire chez les rongeurs actuels et fossiles : radiation adaptative et émergence de phénotype : le cas des Arvicolinae (Rodentia)

par Gaëlle Labonne

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre

Sous la direction de Sophie Montuire et de Catherine Labruère-Chazal.

Soutenue le 13-05-2014

à Dijon , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....) , en partenariat avec Biogéosciences (Dijon) (laboratoire) .

Le président du jury était Claudie Doums.

Le jury était composé de Paul Alibert, Lionel Hautier, Emmanuel Fara.

Les rapporteurs étaient Anjali Goswami, Marcelo Sanchez-Villagra.

mots clés

• Evo-Devo
• Innovation morphologique
• Macroévolution
• Fonction
• Adaptation
• Rongeurs
• Arvicolinae
• Macroévolution
• Rongeurs -- Adaptation
• Arvicolinés -- Morphologie (biologie)
• Dentition

Résumé

L’évolution de la dentition des mammifères se caractérise par d’importantes innovations morphologiques comme la mise à occlusion et l’hétérodontie. Parmi rongeurs, dont la formule dentaire est fortement réduite, les arvicolinés possèdent une dentition hautement dérivée, avec des molaires prismatiques et hypsodontes. L’objectif de cette thèse est d’explorer les différentes innovations morphologiques de la dentition au travers des aspects développementaux et adaptatifs. Les méthodes de morphométrie géométrique sont utilisées sur les molaires, les incisives et les mandibules afin d’explorer les dynamiques de développement et d’évolution de la dentition. Un modèle développemental permettant de prédire les proportions de molaires inférieures est examiné et validé à l’échelle de l’ordre des rongeurs ; il peut également être étendu à la prémolaire. De plus, le lien entre la morphologie dentaire, notamment les proportions de molaires, et le régime alimentaire est complexe, un caractère morphologique ne reflétant pas directement une alimentation. Cependant les covariations entre les molaires marquent le mouvement de mastication et ainsi la fonction. Nos résultats confirment une imbrication complexe des contraintes historiques, fonctionnelles et développementales dans l’interprétation des morphologies. Les différentes composantes de la mandibule présentent une organisation hiérarchique complexe. Le développement de la dentition des mammifères est gouverné par des processus similaires mais des mécanismes tels que l’hétérochronie ont pu conduire à une diversification des phénotypes au cours du temps.

mots clés

• Evo-Devo
• Morphological innovation
• Macroevolution
• Function
• Adaptation
• Rodent
• Arvicolinae

Titre traduit

Evolutionary and developmental hypotheses in rodent dentition through time : the adaptive radiation of Arvicolinae (Rodentia)

Résumé

The evolution of mammalian dentition is defined by profound morphological modifications as occlusion and heterodonty. Among rodents, characterized by a reduced dental formula, arvicolines have a highly derived dentition, with prismatic and hypsodont molars. The aim of this Ph.D thesis is to explore various morphological innovations through developmental and adaptive aspects. Geometric morphometric methods were used on molars, incisors and mandibles to investigate the dynamics of development and evolution of dentition. A developmental model predicting molar proportions is tested and confirmed for the rodent order; it could be also extended to the premolar. The relationship between dental morphology, in particular molar proportions, and diet is complex, diet being not directly inferred from one morphological trait. Yet, covariations between molars inform on masticatory movement and thus on function. Our results confirmed that morphologies could be understood from a complex combination of historical, functional and developmental constraints. The various structures of the mandible have a complex hierarchical organization. The development of mammalian dentition is controlled by similar processes but through times, mechanisms as heterochrony may lead to a diversification of phenotypes.