La région de l’oreille osseuse chez les Proboscidea (Afrotheria, Mammalia) : anatomie, fonction, évolution

The ear region of the Proboscidea (Afrotheria, Mammalia) : anatomy, function, evolution

• Auteur / Autrice : Arnaud Schmitt
• Direction : Pascal Tassy, Emmanuel Gheerbrant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Paléontologie
• Date : Soutenance le 04/10/2016
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en paléontologie (Paris ; 2009-....) - Centre de recherche sur la Paléobiodiversité et les Paléoenvironnements (CR2P)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Antoine, Guillaume Billet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marcelo Sánchez, Eric Seiffert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anatomie

Fossiles

Proboscidiens

Évolution

Anatomie fonctionnelle

Mots clés libres

Périotique

Proboscidea

Eléphant

Anatomie

Phylogénie

Petrosal

Proboscidea

Elephant

Anatomy

Phylogeny

Résumé

Les éléphants font partie des rares mammifères capables d’entendre les infrasons et leur comportement locomoteur est unique. Ces singularités correspondent à des spécialisations de leurs organes sensoriels contenus dans l’oreille interne : la cochlée (audition) et le système vestibulaire (locomotion). Alors que la diversité actuelle des proboscidiens est très faible (trois espèces), ce groupe a été bien plus diversifié pendant les 60 millions d’années qui composent son histoire. Cette thèse étudie pour la première fois de façon complète la morphologie et la fonction de la région de l’oreille (périotique, labyrinthes osseux et membraneux) d’éléphants actuels grâce aux techniques CT scan 3D. De plus, les périotiques de quatorze genres de proboscidiens fossiles sont décrits afin de documenter l’évolution de ce complexe anatomique au sein de cet ordre de mammifères. Les résultats montrent que certains caractères de l’oreille sont très variables au niveau spécifique. Notre analyse inclut les plus anciens proboscidiens connus et suggère que la morphologie de la région otique a évolué graduellement pendant la première moitié de l’histoire évolutive du groupe et que le morphotype moderne éléphantin est déjà acquis chez les Deinotheriidae et généralisé chez les éléphantimorphes. Les inférences sur la locomotion et l’audition des taxons fossiles confirment ces observations. Ce travail permet ainsi de lever le voile sur l’évolution d’une région anatomique majeure, jusque-là méconnue chez un groupe emblématique de mammifères.

Elephants are among the few mammals able to hear infra-sounds, and they display a unique locomotor behavior. It corresponds to specializations of their sensory organs contained in the inner ear: the cochlea (audition) and the vestibular system (spatial orientation). While only three species are living today, they were a much more diverse group found in five continents and with a 60 Ma-long history. We provide here the first comprehensive morphological and functional study of the ear region (petrosal, bony and membranous labyrinths) of extant elephants using 3D CT scan techniques. Additionally, we describe and compare the petrosals of fourteen extinct proboscidean genera in order to shed light on the evolution of this anatomical complex in the Proboscidea. The results show that some features of the petrosal and bony labyrinth of extant elephants - such as the number of turns of the cochlea – display a noticeable level of intra-specific variability. Our analysis includes the earliest-known proboscideans and suggests that the petrosal and bony labyrinth morphology evolved gradually during the first half of the proboscidean evolutionary history, but also that the modern morphotype exhibited in elephants was probably already acquired in deinotheriids and generalized in elephantimorphs. Functional inferences on the locomotor behavior and the audition of extinct proboscideans confirm these observations. This work hence provides new insights on the evolution of a major anatomical region hitherto poorly known in an emblematic group of mammals.