Histoire des Arvicolinae (Mammalia, Rodentia) au cours des changements climatiques du Quaternaire : évolution phénotypique, génétique et développementale

Soutenue le 14 mai 2009

Financement : allocation de recherche MENRT

Directrices : Sophie Montuire et Christelle Tougard

Début de thèse : novembre 2005

Le pdf de la thèse est téléchargeable [ ici ] (15 Mo).

Résumé

Les Arvicolinae, campagnols, lemmings et rats musqués sont apparus en Europe et en Asie il y a environ 5-6 millions d’années. Ils ont connu une radiation explosive vers 2 Ma, coïncidant avec la mise en place des cycles glaciaires/interglaciaires du début du Quaternaire. Des études antérieures ont montré que le phénotype dentaire des campagnols actuels et fossiles et la structuration génétique des populations pouvaient être liés au climat. A partir de ces études, plusieurs questions ont été posées : Existe-t-il véritablement un lien entre les réponses phénotypique et génétique et les variations du climat actuel ? Quelle peut être l’influence des facteurs internes (développement) dans la mise en place de la radiation des campagnols ? Peut-on confirmer les hypothèses de mise en place de la structuration génétique au cours du Quaternaire par l’étude de la paléogénétique chez les campagnols ? Nos études se sont focalisées en particulier sur le campagnol des champs (Microtus arvalis) car cette espèce est très répandue actuellement en Europe et elle est très présente dans le registre fossile depuis environ 470 000 ans.
Chez les populations françaises actuelles de M. arvalis, la structuration morphologique de la première molaire inférieure est significativement corrélée au climat, notamment la température. De plus, la structuration génétique des populations est corrélée significativement à leur distribution géographique, elle-même dépendante du climat.

Les mécanismes développementaux permettent de comprendre l’organisation des molaires au sein de la rangée dentaire. Nous avons montré que chaque molaire constituait un module développemental reflétant les mécanismes du développement sous-jacents. En outre, nous avons proposé un modèle de développement permettant de caractériser l’allongement important de la première molaire inférieure chez les campagnols. L’évolution du développement dentaire suggère une mise en place unique et brutale de cet allongement au moment de la deuxième radiation des campagnols, lors de l’installation des cycles glaciaires de la fin du Pliocène. L’étude de la paléogénétique chez les petits mammifères constitue aujourd’hui un véritable challenge, car les possibilités de préservation de l’ADN au-delà de 12 000 ans semblent limitées. Nous avons pu montrer que l’ADN des mandibules de pelotes de réjection était dégradé lors de la digestion par les rapaces. Cette dégradation, antérieure à la fossilisation dans les sites de grottes, peut être à l’origine de la préservation difficile de l’ADN chez les petits mammifères. Ainsi, l’étude couplée de la morphométrie, de la modularité, de l’évo-dévo et de la paléogénétique peut permettre de comprendre les interactions entre échelles macro- et micro-évolutives influant sur la mise en place des radiations au cours des changements climatiques passés.

Mots-clés

Arvicolinae, morphométrie, climat, Quaternaire, macroévolution, microévolution, modularité, développement, paléogénétique, dents

Membres du jury

Christiane Denys, professeur, Muséum national d’histoire naturelle – rapporteur
Jukka Jernwall, professeur, université d’Helsinki – rapporteur
Sandrine Hughes, chargé de recherche, ENS Lyon – examinateur
Gilles Escarguel, maître de conférences, université Claude Bernard Lyon 1 – examinateur
Pascal Neige, professeur, université de Bourgogne – examinateur
Paul Alibert, maître de conférences, université de Bourgogne – examinateur
Sophie Montuire, directeur de recherche, EPHE/université de Bourgogne – directeur
Christelle Tougard, chargé de recherche, université de Montpellier II – co-directeur

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novembre 2005

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14 mai 2009

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Histoire des Arvicolinae (Mammalia, Rodentia) au cours des changements climatiques du Quaternaire : évolution phénotypique, génétique et développementale

Soutenue le 14 mai 2009

Financement : allocation de recherche MENRT

Directrices : Sophie Montuire et Christelle Tougard

Début de thèse : novembre 2005

Le pdf de la thèse est téléchargeable [ ici ] (15 Mo).

Résumé

Les Arvicolinae, campagnols, lemmings et rats musqués sont apparus en Europe et en Asie il y a environ 5-6 millions d’années. Ils ont connu une radiation explosive vers 2 Ma, coïncidant avec la mise en place des cycles glaciaires/interglaciaires du début du Quaternaire. Des études antérieures ont montré que le phénotype dentaire des campagnols actuels et fossiles et la structuration génétique des populations pouvaient être liés au climat. A partir de ces études, plusieurs questions ont été posées : Existe-t-il véritablement un lien entre les réponses phénotypique et génétique et les variations du climat actuel ? Quelle peut être l’influence des facteurs internes (développement) dans la mise en place de la radiation des campagnols ? Peut-on confirmer les hypothèses de mise en place de la structuration génétique au cours du Quaternaire par l'étude de la paléogénétique chez les campagnols ? Nos études se sont focalisées en particulier sur le campagnol des champs (Microtus arvalis) car cette espèce est très répandue actuellement en Europe et elle est très présente dans le registre fossile depuis environ 470 000 ans.
Chez les populations françaises actuelles de M. arvalis, la structuration morphologique de la première molaire inférieure est significativement corrélée au climat, notamment la température. De plus, la structuration génétique des populations est corrélée significativement à leur distribution géographique, elle-même dépendante du climat.

Les mécanismes développementaux permettent de comprendre l'organisation des molaires au sein de la rangée dentaire. Nous avons montré que chaque molaire constituait un module développemental reflétant les mécanismes du développement sous-jacents. En outre, nous avons proposé un modèle de développement permettant de caractériser l’allongement important de la première molaire inférieure chez les campagnols. L'évolution du développement dentaire suggère une mise en place unique et brutale de cet allongement au moment de la deuxième radiation des campagnols, lors de l'installation des cycles glaciaires de la fin du Pliocène. L’étude de la paléogénétique chez les petits mammifères constitue aujourd’hui un véritable challenge, car les possibilités de préservation de l'ADN au-delà de 12 000 ans semblent limitées. Nous avons pu montrer que l’ADN des mandibules de pelotes de réjection était dégradé lors de la digestion par les rapaces. Cette dégradation, antérieure à la fossilisation dans les sites de grottes, peut être à l'origine de la préservation difficile de l’ADN chez les petits mammifères. Ainsi, l'étude couplée de la morphométrie, de la modularité, de l'évo-dévo et de la paléogénétique peut permettre de comprendre les interactions entre échelles macro- et micro-évolutives influant sur la mise en place des radiations au cours des changements climatiques passés.

Mots-clés

Arvicolinae, morphométrie, climat, Quaternaire, macroévolution, microévolution, modularité, développement, paléogénétique, dents

Membres du jury

Christiane Denys, professeur, Muséum national d'histoire naturelle - rapporteur
Jukka Jernwall, professeur, université d'Helsinki - rapporteur
Sandrine Hughes, chargé de recherche, ENS Lyon - examinateur
Gilles Escarguel, maître de conférences, université Claude Bernard Lyon 1 - examinateur
Pascal Neige, professeur, université de Bourgogne - examinateur
Paul Alibert, maître de conférences, université de Bourgogne - examinateur
Sophie Montuire, directeur de recherche, EPHE/université de Bourgogne - directeur
Christelle Tougard, chargé de recherche, université de Montpellier II - co-directeur

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Histoire des Arvicolinae (Mammalia, Rodentia) au cours des changements climatiques du Quaternaire : évolution phénotypique, génétique et développementale

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14 mai 2009

extrait:

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20090514

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Renvoise

titre:

Histoire des Arvicolinae (Mammalia, Rodentia) au cours des changements climatiques du Quaternaire : évolution phénotypique, génétique et développementale