Variation, adaptation et évolution de la cavité nasale et de la voie aérienne nasale

Abstract

La diversité climatique à l'échelle du globe a façonné l'évolution de l'espèce humaine : depuis l'émergence du genre Homo, les populations se sont installées dans des niches englobant toutes les régions habitables. La question de l'adaptation aux environnements changeants est une question clé en évolution humaine, car de nombreux traits caractérisant notre espèce ont été interprétés comme des adaptations climatiques. Il a notamment été démontré que la morphologie de la cavité nasale variait en fonction de facteurs éco-géographiques (ex. température, humidité). Dans cette thèse de doctorat, nous tentons de comprendre l’influence des facteurs climatiques sur la morphologie nasale humaine.Le premier axe de ce projet vise à quantifier la variation de la voie aérienne nasale dans des populations humaines actuelles. Alors que la cavité nasale (volume négatif défini par l'os) a été largement étudiée, les chercheurs ont accordé peu d'attention à la voie aérienne nasale (volume négatif délimité par la muqueuse nasale). Pourtant, la muqueuse nasale est le principal tissu impliqué dans les fonctions physiologiques mises en lien avec l’adaptation climatique de la morphologie nasale. Par ailleurs, la co-variation stricte entre tissus osseux et tissus mous de la région nasale n’a pas été démontrée, ce qui questionne la pertinence des interprétations physiologiques basées sur la seule étude de crânes secs. A travers l'étude de 195 scans in vivo collectés dans 5 régions géographiques, nous quantifions la variation morphologique de la voie aérienne nasale chez l’humain moderne. Nos résultats mettent en évidence des différences de conformation subtiles mais significatives entre nos 5 échantillons. Nous n'enregistrons aucune différence de volume entre les groupes, ce qui questionne l’influence du climat sur les demandes métaboliques en oxygène. Par ailleurs, nous ne détectons aucun effet de l'âge ou du sexe sur la conformation de la voie aérienne nasale ; en revanche, ces facteurs en influencent le volume. Les hommes présentent des voies aériennes nasales plus volumineuses que les femmes, probablement pour répondre à des besoins énergétiques plus importants. Le volume tend également à augmenter avec l'âge, en raison d’une rétraction de la muqueuse nasale.Le deuxième axe de ce projet vise à comprendre les mécanismes qui relient les variations climatiques et morphologiques. Il a été démontré que la relation entre le climat et la morphologie du corps humain est partiellement déterminée par une sélection naturelle de phénotypes adaptés au froid. Cependant, de plus en plus d'éléments suggèrent que l'adaptation au climat peut également relever de la plasticité phénotypique, induisant une variation qui résulte d'un stress environnemental et qui se produit au cours de la vie d’un individu. Dans ce travail, nous essayons d'évaluer le rôle de cette plasticité phénotypique liée à la température ainsi que celui de la dureté de la nourriture sur la variation cranio-faciale de souris consanguines élevées dans différentes conditions de température. Nos résultats démontrent un effet de la plasticité phénotypique lié à la température : le volume de la cavité nasale des deux groupes de souris élevées au froid (10°C) est significativement plus petit que celui des groupes contrôle (20°C) et thermoneutralité (26°C). Nous soulignons également que la dureté de la nourriture a un effet majeur sur la conformation de la cavité nasale, ce qui brouille par ailleurs le signal d'une potentielle variation de conformation liée à la température. Ces observations peuvent être mises en relation avec des différences de forces masticatrices, liées à la dureté et à la quantité de la nourriture ingérée.Grâce à ce travail, nous apportons une contribution originale aux recherches sur l'adaptation humaine au climat et soulignons la pertinence de l'utilisation de données modernes et expérimentales pour apporter une nouvelle perspective à ces questions.