Exo- and endostructural variation of human permanent teeth from maxilla and mandible : Singularity of the early and later Neandertals and modern Humans

Ce travail de thèse porte sur la variation exo- et endostructurale des couronnes des dents permanentes du maxillaire et de la mandibule chez les Néandertaliens et les Hommes modernes. Il intègre trois champs d’investigation faisant appel à l’imagerie a haute-résolution (e.g. μCT-scan) et a la 3eme dimension appliquées sur les canines, les prémolaires et les molaires. L’un de ces champs concerne l’épaisseur et la proportion de l’email 3D, le deuxième concerne la forme de la surface externe de l’email et de la jonction email-dentine (morphométrie géométrique 3D) et le dernier concerne les traits non métriques a la surface externe de l’email et à la jonction email-dentine. Cette étude comprend un échantillon microtomographique de 190 dents néandertaliennes, incluant les données inédites des dents de l’Hortus (Hérault, France) et du Portel-Ouest (Ariège, France) (n=45), et de 300 dents d’Hommes modernes. Les résultats montrent que l’approche 3D des couronnes dentaires au moyen de la microtomographie s’avère être très utile pour distinguer les Néandertaliens des Hommes modernes en termes d’épaisseur et de proportion d’email 3D pour la majorité des dents étudiées, a l’exception des M1/M1 et de la forme 3D du contour marginal de la JED de la majorité des dents. De plus, des différences dans l’organisation des tissus des couronnes ont été observées au sein de l’échantillon des Néandertaliens entre les spécimens de Krapina, pouvant être considères comme des premiers représentant de ce taxon (SIM5e, env. 130 ka) et ceux de l’Hortus et du Portel, pouvant être considérés comme des derniers représentants (SIM3, env. 44 ka) et dont l’organisation des tissus des couronnes dentaires se rapproche de celle des Hommes modernes. Cela suggère une importante variation intergroupe chez les Néandertaliens d’ordre géographique ou diachronique, lequel se traduirait par une réorganisation endostructurale des tissus coronaires en lien avec la réduction du volume absolu des couronnes dentaires.This work focuses on the exo- and endostructural crowns variations of maxillary and mandible permanent teeth of Neandertals and modern Humans. It integrates three fields of investigation using high-resolution imaging (e.g. μCT-scan) and the third dimension applied in canines (excepted 3D geometric morphometrics), premolars and molars. One of these fields relates to the 3D enamel thickness and the 3D tissues proportion, the second concerns outer enamel surface and enamel-dentine junction shapes (3D geometric morphometrics), and the third concerns the nonmetric traits at the outer enamel surface and enamel-dentine junction. This study includes a sample of 190 microtomographic Neandertal teeth, including unpublished microtomographic data of Hortus (Hérault, France) and Portel-Ouest (Ariège, France) teeth (n = 45), and microtomographic sample of 300 modern Humans teeth. The results show that 3D approach of dental crowns using microtomography data is very useful to distinguish Neandertals from modern Humans in terms of 3D enamel thickness and tissues proportions (except for the M1 / M1), as well as in terms of the EDJ marginal edge shape, for the majority of studied teeth. Moreover, differences of tissues organization in crowns were observed within the Neandertal sample, between the Krapina specimens, that can be considered as a group of early Neandertals (MIS 5e, approx. 130 ka), and the Hortus and Portel specimens, that can be considered as a group of least Neandertals (MIS 3, approx. 44 ka) and show a tissues organization of dental crowns more similar to modern Humans. This suggests a significant geographic or diachronic inter-group variation among Neandertals that seems to relate endostructural reorganization of the coronary tissues to the reduction of the absolute volume of dental crowns