Plasticité des dents et implications pour l'inférence des intéractions trophiques des vertébrés autour de la limite Permo-Trias – PLASTICiTEETH

La vie animale a failli disparaitre à la limite Permien-Trias (PTB), il y a environ 250 Ma. A l’époque de grandes quantités de CO2 furent relâchées dans l’atmosphère par les volcans de Sibérie, initiant ainsi une série de fluctuations spectaculaires du climat et de la chimie des océans qui durèrent 5 Ma. La plupart des organismes furent durement touchés. Les conodontes, un groupe éteint de petits vertébrés marins, s’épanouirent. Leur registre fossile est probablement le meilleur de tous les vertébrés pour cet intervalle, ce qui en a fait des outils parfaits pour la biochronologie et la reconstruction des paléoenvironnements.
La recherche sur les crises biotiques passées s’est souvent focalisée sur les facteurs abiotiques tels les changements climatiques mais l’attention se porte désormais sur les facteurs biotiques, notamment le rôle des chaines alimentaires et leur résilience aux crises liées au climat. Etant donnée leur importance dans le registre fossile, les conodontes ont dû jouer un rôle primordial dans ces réseaux trophiques. Pourtant leurs habitudes alimentaires restent un mystère.
Les dents pharyngiales des conodontes ont évolué à un rythme soutenu et présentent une énorme variété. Jusqu’ici les interprétations fonctionnelles de ces dents sont restées très limitées, notamment parce que les parents les plus proches des conodontes, les cyclostomes (vertébrés sans mâchoire) n’ont pas d’équivalent des dents pharyngiales des conodontes. De plus, ces dents sont, comme les plaques dentaires des dipneustes actuels, plus semblables, développement parlant, à des séries dentaires qu’à des dents simples, ce qui suggère que les outils d’inférence de l’alimentation utilisés pour la comparaison des molaires de mammifères doivent être appliqués avec prudence.
Bien qu’on pense fréquemment que la forme des dents reflètent l’alimentation des animaux, les mécanismes de cette supposée congruence sont mal compris. Un certain nombre d’outils indépendants de la forme comme les traces de micro-usure ou la géochimie ont donc été développés. Certaines mesures de topographie dentaire permettent aussi d’inférer les habitudes alimentaires d’espèces éteintes indépendamment du groupe phylogénétique.

Le but principal de cette recherche interdisciplinaire est d’élucider le rôle écologique des conodontes au sein des réseaux trophiques autour de la PTB. Les patrons de radiations évolutives des conodontes au Trias inférieur suggèrent une adaptation récurrente à des niches trophiques particulières. Nous proposons de tester cette hypothèse. Pour ce faire, nous utiliserons deux outils indépendants : la géochimie des isotopes stables du calcium et la topographie dentaire. Afin de contraindre nos interprétations, nous appliquerons ces méthodes également à des fossiles de requins de la PTB. L’application de la topographie dentaire aux requins et aux conodontes nécessite une adaptation des protocoles pour prendre en compte l’ensemble des dents plutôt que des molaires isolées comme c’est fait aujourd’hui avec les mammifères. Afin de pondérer le rôle de chaque dent individuelle dans ces mesures, nous étudierons la plasticité alimentaire des dents pharyngiales des cichlidés. Nous explorerons les mécanismes sous-jacents à cette plasticité in vivo et in silico via des modèles numériques de la réponse d’un bourgeon dentaire aux forces mécaniques liées à l’alimentation. Ce projet aura des implications importantes pour notre compréhension du rôle du développement dans la dynamique des radiations évolutives post-crises.