Note publique d'information : La compréhension des mécanismes de développement dans l’évolution est cruciale pour
appréhender la diversification des organismes. Chez les mammifères, des changements
se produisent tout au long du développement (prénatal et postnatal). La croissance
postnatale joue un rôle essentiel dans l’acquisition de la forme adulte. Durant cette
période, le complexe craniofacial subit de nombreux changements de contraintes fonctionnelles
obligeant les différents tissus à s’adapter tout en s’ajustant, tout au long de la
croissance et au stade adulte, à un certain niveau de performance fonctionnelle. Ces
différentes interactions développementales répondent à plusieurs facteurs forçants
tels que les processus moléculaires, génétiques et cellulaires mais aussi l’environnement.
Ce dernier va jouer sur ces interactions, mais de manière différente entre les phases
prénatale et postnatale, car l’environnement gestationnel et l’environnement à la
naissance sont différents. Pour tester les interactions entre l’organisme en développement
et son environnement et les conséquences potentielles sur l’évolution, les Rodentia
constituent un bon exemple de grande diversité à tous égards (grande variété de formes,
de régimes alimentaires, de comportements et d’écologie) et donc un groupe d’étude
de choix. Il s’agit d’un ordre de mammifères très diversifié et disparate, dans lequel
des changements peuvent être observés à grande échelle. En outre, ce groupe comprend
plusieurs organismes modèles qui peuvent être facilement élevés en laboratoire, afin
de tester les effets de diverses sources de variation grâce à des protocoles expérimentaux
précis. Le complexe craniofacial est une structure hautement intégrée, complexe sur
le plan architectural, car il est composé de nombreux éléments squelettiques, et sur
le plan fonctionnel, car il participe à diverses tâches essentielles pour l’organisme.
En même temps, et de façon quelque peu paradoxale, cet ensemble est très évolvable
et présente une grande diversité de formes. La base de la variation de la forme craniofaciale
et son contrôle sont autant liés aux effets additifs des gènes qu’à leurs interactions
épigénétiques et contextuelles au cours du développement. Ces interactions épigénétiques
pendant la croissance vont répondre aux stimuli mécaniques et autres, entre les centres
d’ossification, les tissus et les organes qui composent la tête. En particulier, ces
interactions contrôlent la spatialisation et l’intensité du remodelage osseux en réponse
aux contraintes subies par les autres tissus. Elles vont ainsi compenser et coordonner
la croissance des différents tissus et organes afin d’acquérir et/ou de maintenir
certaines fonctions, comme l’occlusion entre les mâchoires supérieure et inférieure.
Ces interactions épigénétiques sont donc essentielles au développement normal du squelette
en général et du crâne en particulier. En répondant aux changements de forces et de
mouvements, elles seront un moteur potentiel de changements microévolutifs (et donc
macroévolutifs) au niveau morphologique favorisant des directions adaptatives de variation
et générant de nouvelles covariations fonctionnelles entre les traits. Malgré ce rôle
central, l’importance de ces interactions dans l’expression des différences interspécifiques
et à plus long terme dans la dynamique des clades reste mal comprise. L’analyse du
rythme d’acquisition de la disparité chez l’adulte au cours de l’ontogenèse est un
élément clé pour comprendre le remplissage différentiel de l’espace des formes par
les clades. Ce projet a visé à étudier I) la mise en place de la disparité craniofaciale
chez les rongeurs au cours du développement à échelle macroévolutive, puis à une échelle
taxonomique plus fine ; et II) d’évaluer l’importance des processus épigénétiques
lors de cette croissance postnatale.
Note publique d'information : Understanding developmental mechanisms in evolution is crucial to apprehend the diversification
of organismal forms. In mammals, changes occur during all development phases (prenatal
and postnatal). Postnatal growth plays an essential role in the acquisition of the
adult shape. During this period, the craniofacial complex undergoes many changes in
functional constraint forcing the different tissue to accommodate while adjusting,
along the growth and at the adult stage, to a certain level of functional performance.
These different developmental interactions respond to several influencing factors
such as molecular, genetic and cellular processes but also the environment. The latter
will play on these interactions, but in different ways between the prenatal and postnatal
phases, as gestational environment and environment at birth are different. For testing
the interactions between the developing organism and its environment and the potential
evolutionary consequences, Rodentia is a good example of broad diversity in all aspects
(wide variety of forms, in diets, behavior and ecology) and thus a study group of
choice. It is a very diverse and disparate mammal order, in which changes can be observed
on a large scale. In addition, it includes model organisms that can be easily reared
in laboratory following a precise experimental configuration to test the effects of
diverse sources of variation. The craniofacial complex is a highly integrated structure,
architecturally complex, as it is composed of many skeletal elements, and functionally,
as it is involved in various tasks essential to the organism. At the same time, and
somewhat paradoxically, this unit is highly scalable and presents a great diversity
of forms. The basis of craniofacial shape variation and its control are as much, related
to the additive effects of genes as to their epigenetic and context-specific interactions
during development. These epigenetic interactions during growth will respond to mechanical
and other stimuli between the ossification centers, the tissues and organs making
up the head. In particular, these interactions control the spatialization and intensity
of bone remodeling in response to other tissue strain. They will thus compensate and
coordinate the growth of the different tissues and organs in order to acquire and/or
maintain certain functions, such as the occlusion between the upper and lower jaws.
These epigenetic interactions are thus essential to the normal development of the
skeleton in general and the skull in particular. By responding to changes in forces
and movements, they will be a potential driver of microevolutionary changes (and thus
macroevolutionary changes) at the morphological level favoring adaptive directions
of variation and generating new functional covariations between traits. Despite this
central role, the importance of these interactions in the expression of inter-specific
differences and in the longer term in the dynamics of clades remains poorly understood.
Analysis of the tempo of adult disparity acquisition during ontogeny is a key element
in understanding the differential filling of the shape space by clades. This project
aimed I) at studying the establishment of craniofacial disparity in rodents during
development on a macroevolutionary scale and then on a finer taxonomic scale; and
II) at estimating the importance of the epigenetic processes during this postnatal
growth.
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