Covariation des tissus dentaires et osseux dans la lignée humaine - Étude de l'influence de l'âge, du sexe et de l'origine dans les proportions tissulaires des humains modernes et évolution dans les genres Australopithecus, Paranthropus et Homo.

Covariation of dental and bone tissues in the human lineage – Study of the influence of age, sex and origin on tissue proportions assessed in modern humans and evolution in the genera Australopithecus, Paranthropus and Homo.

• Auteur / Autrice : Mathilde Augoyard
• Direction : Clément Zanolli
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Anthropologie biologique
• Date : Inscription en doctorat le 29/09/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : De la Préhistoire à l'Actuel : Culture, Environnement et Anthropologie (Talence)

Mots clés

Mots clés libres

Os cortical

Dentine

Covariation

Développement

Lignée humaine

Diversité phénotypique

Cortical bone

Dentine

Covariation

Development

Human lineage

Phenotypic diversity

Résumé

Des différences d'endostructure des dents, des os et de proportions des tissus ont été mesurées entre les représentants de la lignée humaine. Plus particulièrement, l'étude comparative de la structure et des proportions des tissus dentaires entre les humains modernes et les Néandertaliens a fait l'objet de nombreuses publications, ces derniers présentant une dentine plus volumineuse et largement plus épaisse en plusieurs points de la racine. Cette robustesse des tissus dentaires n'est pas sans rappeler celle décrite au niveau de de l'os mandibulaire et du squelette infra-crânien des Néandertaliens, diversement interprétée comme résultante de l'action de facteurs génétiques, environnementaux et/ou fonctionnels. Plus sûrement que dans le cas des racines dentaires, l'histoire biomécanique du squelette explique sans doute une part non-négligeable des différences dans l'épaisseur de l'os cortical et la géométrie diaphysaire interne des os longs entre les Néandertaliens et les humains modernes. Cependant, il est possible que les épaisseurs plus importantes mesurées au niveau de la dentine et de l'os cortical des Néandertaliens soient aussi/surtout dues à d'autres facteurs agissant durant leur développement. À la différence de l'émail, il y a de nombreuses similitudes entre la dentine et l'os comme leur composition organique, leur degré de minéralisation, leur origine embryonnaire et les réponses aux molécules de signalisation agissant lors du développement. A ce jour, peu de travaux ont combiné l'étude de la dentine et de l'os cortical afin d'explorer le rôle potentiel des facteurs fonctionnels, génétiques, épigénétiques et environnementaux sur le développement de ces deux tissus, et distinguer ainsi les structures qui résulteraient davantage d'une covariation entre les traits de celles qui témoigneraient d'une adaptation plus directe à l'environnement. Dans ce projet doctoral, il est proposé d'étudier l'influence de l'âge, du sexe et de l'origine dans la variation et la covariation entre les volumes/épaisseurs de dentine et d'os cortical dans des échantillons humains modernes et leur évolution dans les genres Australopithecus, Paranthropus et Homo. Grâce à la caractérisation fine d'un large échantillon diachronique et à des avancées méthodologiques, les questions suivantes seront soulevées : Quel est le degré de covariation entre la dentine et l'os cortical chez les hominines actuels et passés ? Quelle est l'influence de l'âge, du sexe, de l'origine géographique et de l'histoire évolutive sur ces tissus et leur covariation ? En quelles proportions les contraintes génétiques, structurelles et fonctionnelles contribuent-elles à la morphogenèse de ces tissus ? S'il existe effectivement une covariation, peut-elle être liée à une ou des origine(s) commune(s) ? Dans ce projet, les avancées récentes dans les domaines de la paléoanthropologie, de la biologie du développement et de la morphométrie 3D seront réunies et appliquées à l'étude conjointe des dents et des os dans un vaste échantillon diachronique composé d'hominines plio-pléistocènes et holocènes d'Afrique, d'Asie et d'Europe. En plus de permettre de préciser l'éco-sensibilité de certaines structures dentaires et osseuses, donc de fournir de nouveaux indicateurs pour la reconstruction paléoécologique et paléocomportementale, les résultats de ce projet doctoral pourront apporter des éléments permettant la réattribution d'éléments dentaires et infra-crâniens trouvés isolément à une même entité : espèce, groupe, voire individu. .

Differences in tooth and bone endostructure, as well as in tissue proportions, have already been assessed between representatives of the human lineage. More specifically, several publications have focused on the comparative study of the structure and proportions of dental tissues between modern humans and Neanderthals, with the latter showing a larger and much thicker dentine in various portions of the root. This robustness of the dental tissues is reminiscent of that described for the mandibular bone and the infracranial skeleton of the Neanderthals, interpreted to be the result of the action of genetic, environmental and/or functional factors. The biomechanical history of the skeleton may explain a significant part of the differences between modern humans and Neanderthals in terms of cortical bone thickness and internal diaphyseal geometry of long bones but functional aspects seem to have lesser influence on dental roots. Hence, it is possible that the greater dentine and cortical bone thickness measured in Neanderthals may be due to other factors acting during their development. It is noteworthy that there are numerous similarities between dentine and cortical bone, notably in their organic composition, degree of mineralization, embryological origin and responsiveness to specific developmental signaling molecules. Only a limited number of studies have combined the study of dentine and cortical bone to explore the possibility of a related role played by genetic, epigenetic, and environmental factors on the morphogenesis and development of these tissues, thus identifying structures that would result more from a covariation between traits from those that would show a more direct adaptation to the environment. In this PhD project, it is proposed to study the influence of age, sex and origin in the variation and covariation between the volumes/thickness of dentine and cortical bone in modern human samples and their evolution in the genera Australopithecus, Paranthropus and Homo. Relying on the characterization of a large diachronic sample and state-of-the art imaging methods, we ask the following questions: What is the degree of covariation between dentine and cortical bone thickness in extant and extinct hominins? What is the impact of age, sex, origin, and evolutive history on these tissues and their covariation patterns? What is the impact of genetic, structural, and functional constraints on the morphogenesis of these tissues? If a pattern of covariation does exist, can it be linked to a common origin(s)? In this project, the recent advances in the fields of paleoanthropology, developmental biology, and 3D morphometry will be brought together and applied to the joint study of teeth and bones in a large diachronic sample composed of Plio-Pleistocene and Holocene hominins from Africa, Asia and Europe. In addition to allowing the precision of the eco-sensitivity of several dental and bone structures, thus providing new indicators for paleo-ecological and paleo-behavioral reconstruction, the results of this PhD may provide elements allowing the reallocation of dental and infra-cranial elements found in isolation to the same entity: species, group, or even individual.