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JCJC - SHS 3 - Cultures, arts, civilisations (JCJC SHS 3)
Edition 2013


DOMEXP


Domestication expérimentale du sanglier (Sus scrofa): approche morpho-fonctionnelle et ontogénétique de la plasticité du squelette appendiculaire en contexte de captivité

DOMEXP
Domestication expérimentale du sanglier (Sus scrofa): approche morpho-fonctionnelle et ontogénétique de la plasticité du squelette appendiculaire en contexte de captivité

Experimentation des effets de la captivité sur le developpement du squelette appendiculaire pour de nouveaux bio-indicateurs archéozoologique des débuts de la domestication animale
Les marqueurs de la domestication utilisés par les archéozoologues depuis les années 70 sont des réponses morphologiques génétiquement contrôlées tels que la réduction de la taille corporelle et les caractères paedomorphiques (raccourcissement de la face crâniale et malocclusion des rangées dentaires). Tous ces caractères sont, d'après les expérimentations animales, la conséquence d'une sélection anthropogène drastique pour des comportements dociles, à l'origine des changements dans l’activité des neurotransmetteurs et dans la production d'hormones. Par conséquent, ces marqueurs morphologiques documentent un processus de domestication déjà avancé et non à son début.

Indépendamment des changements génétiques, les réponses morphologiques dites «plastiques« ou «environnementales« face aux nouvelles conditions de vie des animaux sous le contrôle de l'homme ont été très peu étudiés, malgré leur immense potentiel pour produire des réponses phénotypiques au cours de la vie de l'individu sauvage qui aurait grandi en captivité. L'identification et la compréhension des mécanismes à l'origine des changements induits par le contrôle des activités physiques des animaux domestiques en restreignant leur mobilité est donc d'une très grande importance pour mieux documenter les premières étapes de la domestication animale. Seule l’expérimentation animales par des observations longitudinales mobilisant les concepts des approches morpho-fonctionnelles et de ses toutes dernières avancées technologique permettront de franchir une étape cruciale dans l'étude de l'histoire de la domestication animale.
Le projet DOMEXP propose de rompre ce verrou méthodologique en créant la première ferme expérimentale où les changements de mode de vie imprimés dans les structures internes et externes du squelette seront enregistrées par des observations longitudinales puis analysées par les dernières avancées des analyses bioméchaniques en 3D.

Approche morpho-fonctionnelle et ontogénétique du developpement du squelette par approches longitutinales in vivo en imagerie CT et IRM couplées aux dernières méthodes d'analyses biomécaniques
Domexp s'organise autour de 5 groupes de travail (WP) interdépendants:
WP1 a pour tâche de mettre en place une infrastructures expérimentale où sont élevés 24 individus issus d'une même population, selon deux groupes fonctionnels d’effectif et de sexe-ratio identiques : un enclos arborés de 5000 m2 et une stabulation de 100 m2. Ce groupe de travail aura aussi pour tâche (1) d’acquérir longitudinalement les images CT (Tomographie à rayons X assistée par ordinateur) et IRM (Imagerie à raisonnance magnétique) in vivo pour enregistrer le développement du squelette et (2) des échantillons (sang, poil) pour mesurer l'état de santé et de stress des animaux. Les profils biochimiques et les images 3D seront étudiées conjointement.
WG 2 et WG 3 sont deux groupes de travail complémentaires dédiés à l'identification des marqueurs morpho-fonctionnel de la vie en captivité sur le squelette appendiculaire. WG 2 se focalise sur la morphologie interne des os long à savoir l'épaisseur de l'os cortical et la géométrie de l'os trabéculaire. WG 3 se focalise sur la morphologie de la surface osseuse l'os en 3D et sur les structures articulaires en covariation avec les forces musculaires.
WG 4 intégrera les données issues de WG2 et WG3 pour identifier les bio-indicateurs de la vie captive et les testera sur des séries archéologiques de suinés issus de la transition mésolithique/Néolithique de la région parisienne.
WG 5 est dédié à la mise en base de données du projet en archivant les observations longitudinales (métaboliques et images CT et IRM). A terme cette base de données sera mise à la disposition de la communauté scientifique via un site web en open data.

Résultats

A ce stade du projet (18 mois), l’élément le plus marquant est la création d’une ferme expérimentale de domestication du sanglier à la réserve de la Haute Touche (Indre) avec l’acquisition de données inédites de deux stades de développement en imageries médicales in vivo.

Perspectives

Le projet DOMEXP a pour objectif de développer des perspectives de recherche à court et long terme. A court terme, le projet est tourné vers la question concernant l'identification des réponses plastiques au cours des premières étapes de la domestication. Le but de cette perspective à cours terme est de développer de nouveaux bio-indicateurs de la domestication et des changements de mode de vie des animaux à partir des archives bioarchéologiques. A long terme, il est évident que la signature de la domestication ne peut se résumer à la plasticité et que le sélection a fixé des changements morphologiques accumulés sur plusieurs générations. Mais le rôle de la plasticité dans l'évolution des formes actuelles est mal connu et représente un des challenges de la nouvelle théorie de l'évolution. Il serait donc extrêmement pertinent de prolonger le projet DOMEXP par l'expérimentation de la sélection sur plusieurs génération pour étudier le rôle de la plasticité dans l'évolution des formes domestiques en incluant das approches épigénétiques.

Productions scientifiques et brevets

Pas de publication à ce stade du projet

Partenaires

CNRS DR PARIS B CNRS DR PARIS B

UMR 7209 UMR 7209 "Archéozoologie, Archéobotanique : Sociétés, Pratiques et Environnements"

Aide de l'ANR 195 000 euros
Début et durée du projet scientifique septembre 2013 - 48 mois

Résumé de soumission

Les archéozoologues tentent depuis des décennies de documenter les premières étapes du processus de domestication animale à partie des vestiges archéologiques, mais ce avec peu de succès. Leurs critères morphologiques sont issus d’expérimentations qui reposent sur une sélection des comportements qui induisent une différenciation génétique des animaux domestiques. Cependant, au début de la domestication, il est peu probable que de tels processus furent en place pour produire des différences morphologiques osseuses observables par l’archéozoologue. En revanche, dans les premières étapes d’acquisition des animaux par captivité, il est un autre processus, encore peu ou pas exploré, qui a joué un rôle majeur dans l’apparition des premières morphologies domestiques, à savoir la plasticité phénotypique due à un changement de mode de vie. Comment ces premières réponses plastiques ont ensuite orienté la différenciation génétique des animaux domestiques est une problématique majeure pour comprendre les mécanismes de la domestication par les premières sociétés humaines.

La géométrie de la structure interne et externe des os des membres reflète les changements biomécaniques des régimes de charge associés aux changements de mode de vie et des activités physiques. Par conséquent, la réduction de mobilité associée à la captivité lors des premières étapes du processus de domestication devraient être détectables dans les structure internes et externes de l’os, et utilisable comme marqueur des premières étapes de la domestication dans le registre archéologique. Les analyses biomécaniques ont été largement utilisées en anthropologie physique pour estimer les modes de vie des anciennes sociétés humaines mais très rarement appliqué à la question de la domestication animale. Grâce aux avancées des méthodes d’acquisition d’imagerie 3D à haute résolution et des analyses morphométriques de ces objets 3D, le temps est venue pour l’archéozoologie d’explorer ces voies de recherche afin d’obtenir de nouveaux bio-indicateurs du contrôle humain sur l’animal applicable au registre archéologique.

Pour examiner les conséquences biomécaniques de la captivité sur les structures internes et externes du squelette, le projet DOMEXP utilisera créera une ferme expérimentale de sangliers (Sus scrofa) dédiée à la simulation du processus de domestication. En utilisant différentes contraintes fonctionnelles (libre parcours, enclos et stabulation) les examens morphométriques porteront sur les os longs des membres (fémur, tibia et humérus) et les os du tarse (calcanéum et talus), tous deux fortement sollicités par la locomotion et souvent bien conservés dans les vestiges archéozoogiques. Les changements musculaires et squelettiques au cours de la croissance des animaux seront enregistrés par des scanners CT et IRM effectués de façon longitudinale au cours de la vie des individus. Les dernières avancées des approches 3D en biomécanique et en morphométrie géométrique seront utilisées pour accéder à la signature du mode de vie inscrit dans les structures internes et externes de la morphologie. La caractérisation expérimentale de cette signature phénotypique sera ensuite utilisée comme marqueur pour inférer le régime d’activité des séries néolithiques de Sus scrofa.

Ce projet de recherche reposera sur une réelle interdisciplinarité entre l’écologie fonctionnelle, la biologie évolutive, l’anatomie fonctionnelle et la bioarchéologie pour réussir une approche originale des premières étapes de la domestication. Les résultats issus de ce projet contribueront également à la connaissance du rôle de la plasticité développementale dans l’évolution de nouveaux phénotypes et apportera un éclairage sur la cause, le tempo et l’étendue de la variation phénotypique qui peut-être atteinte face à de conditions environnementales radicalement différentes.

 

Programme ANR : JCJC - SHS 3 - Cultures, arts, civilisations (JCJC SHS 3) 2013

Référence projet : ANR-13-JSH3-0003

Coordinateur du projet :
Monsieur THOMAS2 CUCCHI2 (UMR 7209 "Archéozoologie, Archéobotanique : Sociétés, Pratiques et Environnements")

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.