Jacob Maugoust

Evolution des structures endocrâniennes des Chiroptera (Mammalia) : apports des formes fossiles: Le cerveau est le centre d'intégration de tous les signaux entrants et sortants du corps. Son étude peut aider à déduire la paléobiologie des espèces éteintes et à discuter de l'histoire évolutive des traits éco-fonctionnels. Les chauves-souris présentent deux adaptations extrêmes : le vol actif et l'écholocalisation. En réalité, les mégachiroptères (Pteropodidae) sont incapables d'écholocalisation. Cette famille est pourtant le groupe frère d'un clade de "microchiroptères" (écholocalisatrices). Des questions se posent donc sur la séquence d'acquisition de l'écholocalisation (commune chez les chauves-souris et perte secondaire chez les mégachiroptères, ou convergentes entre clades "microchiroptères") et du vol actif. L'évolution des caractéristiques cérébrales et endocrâniennes a été peu étudiée dans cet ordre. Des "cerveaux fossiles" de chiroptères, moulages de la cavité endocrânienne, ont été décrits au cours du XXe siècle, mais aucun travail récent n'a étudié l'évolution de la morphologie du cerveau chez ce groupe. Les études récentes se concentrent plutôt sur la masse cérébrale des taxons actuels, et proposent une réduction générale de la masse cérébrale des chauves-souris au cours du temps. L'objectif de cette thèse est d'étudier le moulage endocrânien des chauves-souris à l'aide de techniques modernes, tant sur le plan qualitatif que quantitatif. Une première étude du moulage endocrânien de quatre Hipposideridae fossiles permet d’évaluer les potentialités du moulage endocrânien chez les chauves-souris et de fournir une première nomenclature révisée. Ces comparaisons, ainsi que les analyses de la variation du quotient d’encéphalisation) au cours du temps et des masses relatives des bulbes olfactifs et des paraflocculi, suggèrent un conservatisme général de la morphologie et de la taille du cerveau chez les Hipposideridae. La deuxième partie généralise la nomenclature de la morphologie des moulages endocrâniens à l'ordre des chiroptères et propose d'utiliser une méthode comparative phylogénétique récente, conçue pour l'inclusion de taxons fossiles. La troisième partie focalise sur les Yinpterochiroptera. Des caractères anatomiques discrets endocrâniens sont définis et s’avèrent modérément congruents avec la phylogénie. L'évolution de la forme endocrânienne des principaux clades yinptérochiroptères met en évidence des différences majeures entre les rhinolophoïdes et les ptéropodidés et entre les familles de rhinolophoïdes. Les résultats des analyses de l'évolution des masses neurales relatives changent radicalement lorsque les fossiles sont inclus. Une augmentation générale de la taille relative du cerveau au cours du temps est trouvée, ce qui contredit les scénarios néontologiques ; alors que les masses relatives des bulbes olfactifs et des paraflocculi diminuent. Les corrélations écologiques précédemment proposées sont faiblement soutenues. La dernière partie traite de l'ordre entier des chiroptères et décrit le premier moulage endocrânien connu d'une espèce “souche” de chauve-souris ; son moulage endocrânien est typique de l’ordre, soutenant l'hypothèse d'une acquisition commune de l'écholocalisation. Son inclusion dans le contexte ordinal confirme les hypothèses proposées dans la 3eme partie, pour l'évolution morphologique et les masses neurales relatives. Ce travail constitue un premier pas vers l'étude des moulages endocrâniens de chauves-souris. Les correspondances entre moulages endocrâniens et tissus mous restent à évaluer et l'inclusion d'autres taxons fossiles devrait grandement améliorer la toute première image de l'évolution du cerveau des chauves-souris proposée ici.

Simultaneously investigating the effects of abiotic and biotic factors on diversity dynamics is essential to understand the evolutionary history of clades. The Grande Coupure corresponds to a major faunal turnover at the Eocene–Oligocene transition (EOT) (~34.1 to 33.55 Mya) and is defined in western Europe as an extinction of insular European mammals coupled with the arrival of crown clades from Asia. Here, we focused on the species-rich group of endemic European artiodactyls to determine the drivers of the Grande Coupure during the major environmental disruptions at the EOT. Using Bayesian birth–death models, we analyzed an original high-resolution fossil dataset (90 species, >2,100 occurrences) from southwestern France (Quercy area) and estimated the regional diversification and diversity dynamics of endemic and immigrant artiodactyls. We show that the endemic artiodactyl radiation was mainly related to the Eocene tropical conditions, combined with biotic controls on speciation and clade-related diversity dependence. We further highlight that the major environmental changes at the transition (77% of species became extinct) and the concurrent increase in seasonality in Europe during the Oligocene were likely the main drivers of their decline. Surprisingly, our results do not support the widely-held hypothesis of active competition between endemic and immigrant artiodactyls but rather suggest a passive or opportunistic replacement by immigrants, which is further supported by morphological clustering of specific ecological traits across the Eocene-Oligocene transition. Our analyses provide insights into the evolutionary and ecological processes driving the diversification and decline of mammalian clades during a major biological and climatic crisis.

The present 3D Dataset contains 3D models of the cranium surface and of the bony labyrinth endocast of the stem bat Vielasia sigei. They are used by (Hand et al., 2023) to explore the phylogenetic position of this species, to infer its laryngeal echolocating capabilities, and to eventually discuss chiropteran evolution before the crown clade diversification.

Bats form a diverse group of mammals that are highly specialized in active flight and ultrasound echolocation. These specializations rely on adaptations that reflect on their morphoanatomy and have been tentatively linked to brain morphology and volumetry. Despite their small size and fragility, bat crania and natural braincase casts (“endocasts”) have been preserved in the fossil record, which allows for investigating brain evolution and inferring paleobiology. Advances in imaging techniques have allowed virtual extraction of internal structures, assuming that the shape of the endocast reflects soft organ morphology. However, there is no direct correspondence between the endocast and internal structures because meninges and vascular tissues mark the inner braincase together with the brain they surround, resulting in a mosaic morphology of the endocast. The hypothesis suggesting that the endocast reflects the brain in terms of both external shape and volume has drastic implications when addressing brain evolution, but it has been rarely discussed. To date, only a single study addressed the correspondence between the brain and braincase in bats. Taking advantage of the advent of imaging techniques, we reviewed the anatomical, neuroanatomical, and angiological literature and compare this knowledge available on bat's braincase anatomy with anatomical observations using a sample of endocranial casts representing most modern bat families. Such comparison allows to propose a Chiroptera‐scale nomenclature for future descriptions and comparisons among bat endocasts. Describing the imprints of the tissues surrounding the brain also allows to address to what extent brain features can be blurred or hidden (e.g., hypophysis, epiphysis, colliculi, flocculus). Furthermore, this approach encourages further study to formally test the proposed hypotheses.

This work describes an unparalleled sample of isolated fossil auditory ossicles of cainotheriid artiodactyls from the Paleogene karstic infillings of Dams (Tarn-et-Garonne, Quercy, France). This collection comprises a total of 18 mallei, 28 incudes and three stapedes. It allows the documentation of both intra- and interspecific variability of ossicular morphology within Cainotheriidae. We show that despite considerable intraspecific variability, the malleus, the incus and the stapes appear to be taxonomically informative at the Cainotheriidae scale. This work further provides the first description of a reconstructed ossicular chain of a terrestrial Paleogene artiodactyl species, found in a basicranium of the late Oligocene cainotheriine Caenomeryx filholi (Pech Desse locality).