3D cranial morphometry, sensory ecology and climate change in African rodents

L'ordre des rongeurs (Rodentia) est le groupe de mammifères le plus riche en espèces, les muroïdes étant la superfamille la plus diversifiée. Comme ils occupent des niches écologiques arboricoles, semi-aquatiques, souterraines et terrestres, les rongeurs peuvent présenter des traits morphologiques reflétant leurs adaptations à des environnements aussi divers. Cette thèse porte sur la morphologie de l'endocrâne, de la bulle auditive et de la cochlée dans trois tribus (Otomyini, Taterillini et Gerbillini) représentant 10 espèces de rongeurs africains, en se concentrant sur la variabilité de ces traits, leur fonction et leur adaptabilité, à l'aide d'imagerie par micro-scanner et de méthodes de comparaison de formes tridimensionnelles. De plus, les variations de la taille du crâne ont également été étudiées en fonction du réchauffement climatique et des variables climatiques. Les changements / variations morphologiques sont liées à des différences environnementales. Par conséquent, chaque chapitre de cette étude détaille l'effet des changements environnementaux (dans l'espace et dans le temps) sur différents traits morphologiques, c'est-à-dire la taille générale du crâne (chapitre 2), la cochlée et les bulles auditives (chapitre 3), et la taille et la forme endocrânienne (chapitre 4). Le chapitre 2 traite spécifiquement du changement climatique au sens strict et les deux autres chapitres traitent de différents gradients environnementaux. Le chapitre 2 teste l'applicabilité de la "troisième réponse universelle au réchauffement" (c'est-à-dire de la diminution de la taille corporelle) et de la "règle des ressource" dans deux sous-familles de muridés, Murinae et Gerbillinae. L'étude montre que la troisième réponse n'est pas universelle puisqu'une seule espèce s'est conformée à ce type de réponse. De plus, il a été démontré que la disponibilité de nourriture (règle des ressources) était un facteur plus important que la règle de Bergmann pour expliquer les corrélations entre variations de l'environnement et celles de la taille des espèces de rongeurs. Le chapitre 3 examine la bulle auditive et la cochlée, les caractéristiques morphologiques jouant un rôle dans les capacités auditives des rongeurs. J'ai constaté, à quelques exceptions près, que les modifications de la bulle et de la cochlée entre espèces pouvaient s'expliquer par l'environnement, la phylogénie et / ou l'allométrie. En outre, j'ai conclu que les rats et les gerbilles à dents laminées qui sont adaptés au désert utilisaient à la fois des bulles et une hypertrophie associée de la cochlée. Le chapitre 4 montre une plus grande taille de cerveau chez Taterillini et deux espèces d'Otomyini, l'histoire de la vie et l'environnement étant les facteurs les plus probablement responsables de cette situation. Globalement, cette thèse montre que les variations des traits morphologiques étudiés sont fortement influencés par l'environnement et la fonction.The order Rodentia is the most speciose group of mammals with muroids being the most diverse superfamily. Since they are represented in arboreal, semiaquatic, subterranean and terrestrial niches, rodents may exhibit morphological traits reflecting their adaptations to such diverse environments. This thesis focuses on the morphology of the endocranium, auditory bulla and cochlea in three tribes (Otomyini, Taterillini and Gerbillini) representing 10 species of African rodents, concentrating on their variability, function and adaptability, using micro-CT imaging and 3D shape comparative methods. Additionally, variations in cranial size were also studied in respective of global warming and climatic variables. Morphological changes/variations are a result of environmental change, therefore each chapter in this study details the effect of environmental change (in space and time) on different morphological traits i.e. general cranial size (chapter 2), cochlea and auditory bulla (chapter 3) and endocranial size and shape (chapter 4). With chapter 2 dealing specifically with climate change in its straict sense and the remaining two chapters looking at different environmental gradients. Chapter 2 tests the applicability of the "third universal response to warming" (i.e. declining body size) and the Resource Rule in two murid subfamilies, Murinae and Gerbillinae. The study shows that the third response is not as universal as only one species conformed to this response. Further, food availability (Resource Rule) was shown to be the more important factor correlated with body size variations in rodent species than Bergmann's Rule. Chapter 3 looks at the auditory bulla and cochlea, the morphological traits that play a role in hearing capabilities of rodents. I found, with some exceptions, that bulla and cochlea modifications between species could be explained by environment, phylogeny and/or allometry. In addition, I concluded that true desert adapted laminate-toothed rats and gerbils use both bulla and associated cochlea hypertrophy. Chapter 4 shows larger brain size in Taterillini and two species of Otomyini, with life histories and environment being the most probably factors responsible for this. Using a novel method of diffeomorphism (deformation models), there was more variation in endocranial morphology between the gerbils and laminate-toothed rats than within them with olfactory bulb, paraflocculi, and posterior ventral cortex showing the most variability. Overall, this thesis shows that variations in the morphological traits studied are strongly influenced by the environment and function