Vers les origines des Primates : mains et pieds dans une perspective interdisciplinaire

Towards primate origins : hands and feet in interdisciplinary perspective

• Auteur / Autrice : Séverine Toussaint
• Direction : Marc Godinot, Dionisios Youlatos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du Vivant. Ethologie, Biomécanique, Paléontologie
• Date : Soutenance le 21/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche en paléontologie (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Gaël Clément
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Godinot, Dionisios Youlatos, Jesse W. Young, Marian Dagosto, John A. Nyakatura, Annemiek J.M. Cornelissen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jesse W. Young, Marian Dagosto

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membre inférieur

Membre supérieur

Analyse cladistique

Animaux -- Analyse cladistique

Anatomie comparée

Anatomie

Évolution

Origines

Primates

Mots clés libres

Main

Pied

Comportement

Capteur de force

Hand

Foot

Behavior

Force sensor

Résumé

Les origines des Primates font l’objet d’importantes controverses. La radiation initiale des premiers Primates ainsi que leurs liens phylogénétiques précis au sein des Euarchonta (le clade incluant les Primates, Scandentia, Dermoptères et Plesiadapiformes) sont débattus. De plus, l’interprétation fonctionnelle et évolutive de certains caractères morphologiques qui définissent les Primates est incertaine. Parmi eux, se trouvent l’acquisition de capacités de préhension manuelle et pédale, avec un pied spécialisé dans la saisie et un gros orteil opposable, ainsi que des ongles remplaçant les griffes sur les phalanges distales. De ce fait, le morphotype ancestral des Primate est très étudié, bien que l’arborealité et la petite taille de nos premiers ancêtres soient consensuelles. Le but de cette thèse était de revisiter certains aspects encore flous des origines des Primates, en se concentrant sur les mécanismes de préhension de la main et du pied, à travers une approche interdisciplinaire mêlant éthologie, biomécanique, anatomie comparée et analyse phylogénétique. Un réexamen du genre Plesiadapis (Plésiadapiforme) conduit au questionnement de l’hypothèse récente concernant les relations phylogénétiques des premiers primates. De plus, une étude quantitative des postures manuelles et pédales en relation au type de support utilisé lors de la locomotion, suivie d’une analyse morphologique des métapodes et phalanges de mains et pieds, ont été conduites sur différentes espèces de Primates et non-Primates. Les résultats furent ensuite couplés de façon intégrative afin de relier les caractères morphologiques à leur fonction, tout en évaluant leur importance phylogénétique. Les résultats de ces travaux permettent de proposer des hypothèses alternatives concernant deux caractères clés chez les Primates, comme la fonction initiale des ongles : liés plutôt à une capacité sensorielle que mécanique ; ainsi que concernant le scenario environnemental qui a pu conduire à l’évolution de leurs capacités de préhension pédale : supports fins verticaux et non la niche de fines branches. Également, un nouveau type de capteur de force spatialement résolu a été créé dans l’optique de mieux caractériser les contraintes biomécaniques en jeu lors de la locomotion arboricole. Ce dernier a des applications dans différents domaines, comme la robotique.

Primate origins are subject to important controversies. The initial radiation of first Primates and their precise relationships within Euarchontans (the clade including Primates, Scandentians, Dermopterans, and Plesiadapiformes) are still debated. Moreover, the functional and evolutionary interpretation of some of the morphological characters that define Primates is still uncertain. Among them are the acquisition of manual and pedal prehensile abilities, with a specialized grasping foot bearing an opposable hallux, and nails instead of claws on the distal phalanges. Thus, the ancestral morphotype of Primates is under active investigation, despite the consensus on the arboreality and small size of our early ancestors. This PhD dissertation aimed at revisiting some blurry aspects of primate origins focusing on hand and foot grasping mechanisms, through an interdisciplinary approach blending ethology, biomechanics, comparative morphology and phylogenetics. A reappraisal of the genus Plesiadapis (Plesiadapiformes) led to question a recent hypothesis on early Primates’ phylogeny. In addition, a quantitative analysis of manual and pedal postures relatively to substrate type used during locomotion, followed by a morphological study of hand and foot metapodials and phalanges were also conducted on series of primate and non-primate species. The results were analyzed in an integrative way to relate morphological features to functional attributes, along with assessing their phylogenetic importance. Among many results, this work allowed proposing alternative hypotheses regarding two key characters of primates, the primary function of nails: more linked to sensitivity than to a mechanical advantage; and the environmental scenario that may have driven the evolution of hallucal grasping capabilities: small vertical substrates instead of the fine branch niche. Moreover, in an effort to better understand biomechanical constraints at play during arboreal locomotion, a novel spatially-resolved force sensor was created, which has potential applications in various fields such as robotics.