L'étude des caractères basicrâniens et endocraniens chez les vertébrés fossiles et actuels connait un regain d'intérêt depuis quelques années. Ces caractères bénéficient en effet d'une bonne réputation en tant que marqueurs phylogénétiques, ainsi que d'un biais taphonomique favorable à leur fossilisation. C'est pourquoi dans ce volume, la région auditive et l'oreille interne (Partie I) et l'endocrâne (Partie II) de mammifères fossiles appartenant au clade des Afrotheria ont été scannés par (micro)tomographie à rayon-X, décrits, étudiés et comparés à ceux des espèces actuelles. Il s'agit plus précisément des Afrotheria fossiles que sont les Bibymalagasia (Chapitre 1), le Macroscelididae Chambius (Chapitre 2), de nombreux Hyracoidea du Paléogène (Chapitre 3) ainsi que des Tethytheria basaux tels que le proboscidien Numidotherium, l'embrithopode Arsinoitherium et le sirénien Prorastomus (Chapitre 4). Cette étude met en lumière l'intéressant signal phylogénétique fournit par les caractères de la région auditive et de l'endocrâne, capable de soutenir certains clades moléculaires (e.g. Afroinsectivora, ‘Panelephantulus'). Elle montre aussi comment, sous certaines pressions de sélection, ces caractères peuvent converger de façon remarquable (e.g. chez les téthythères). Cette étude apporte aussi des éléments qui appuient l'hypothèse d'une origine Africaine des Afrotheria, ainsi que celle faisant de l'ancêtre commun des afrothères un mammifère plutôt ‘ongulé' que ‘insectivore'. Ces inférences fondées sur l'observation des représentants fossiles les plus anciens de ce groupe sont importants pour notre compréhension de l'origine et de la diversification des afrothères et des mammifères placentaires en général. / The study of basicranial and endocranial characters in vertebrate paleontology has recently known a regain of interest. Indeed, these characters are renowed for their phylogenetic stability and are usually easily preserved in the fossil record. Here, the auditory region (Part I) and endocranium (Part II) of some fossil representatives of the mammalian order Afrotheria have been scanned using X-ray (micro)tomography, described and compared to their modern day's counterparts. These fossil afrotheres are the Bibymalagasia (Chapter 1), the stem sengi Chambius (Chapter 2), numerous Hyracoidea (Chapter 3) and stem Tethytheria such as the proboscideans Numidotherium, the embrithopod Arsinoitherium and the sirenian Prorastomus (Chapter 4). This study highlights the strong phylogenetic signal carried by the characters of the auditory region and endocast, which could even support some molecular clades (e.g. Afroinsectivora, ‘Panelephantulus'). It also shows that convergences can occur under certain selective pressure (e.g. in Tethytheria). Finally this study brings new clues that support the hypothesis of an African origin of Afrotheria as well as that of an ‘ungulate-like' instead of ‘insectivore-like' ancestor. These inferences based on the observation of the oldest and basal-most fossil representatives of this group are crucial to understand the origin, evolution and diversification of afrotherian and placental mammals across the Cenozoic.

L’anatomie interne des crânes des stégocéphales Stanocephalosaurus (Temnospondyli), Laosuchus (Chroniosuchia) et Diplocaulus (Lepospondyli) a pu être révélée par l’utilisation de la tomographie à rayons X et a permis de mieux comprendre leur paléobiologie : 1) l’oreille moyenne de Stanocephalosaurus serait adaptée à la perception de sons dans le milieu subaquatique ; 2) des canaux sensoriels intra-osseux ont été identifiés chez Laosuchus. La morphologie endocrânienne a ensuite été utilisée dans une analyse phylogénétique portant sur les relations de parentés controversées entre stégocéphales et lissamphibiens. Cette analyse montre que la monophylie des lissamphibiens serait due à un phénomène d’attraction des longues branches, résultant de l’optimisation de la simplification crânienne, identifiée comme une convergence. Les morphologies de la boite crânienne, du stapes et du palais favorisent une origine diphylétique des lissamphibiens parmi les temnospondyles. / The intracranial anatomy of the stegocephals Stanocephalosaurus (Temnospondyli), Laosuchus (Chroniosuchia) and Diplocaulus (Lepospondyli) has been revealed by X-rays tomography and allowed to better understand their paleobiology: 1) the middle ear of Stanocephalosaurus would be an underwater adapted hearing system; 2) intraosseous sensorial canals have been identified in Laosuchus. The endocranial morphology have been included in a phylogenetic analysis on the debated relationships between stegocephals and lissamphibians. This analysis shows that the monophyly of Lissamphibia may result from a long-branch attraction, due to the optimisation of the cranial simplification, here as identified convergent. The morphologies of braincase, stapes and palate favour a biphyletic origin of lissamphibians among temnospondyls.

Computertomographie (CT) ist eine nicht-destruktive bildgebende Methode, die in den letzten Jahren häufig bei fossilen Wirbeltierschädeln angewendet wird und Paläontologen ermöglicht bisher unbekannte interne Schädelmerkmale zu untersuchen. Letztere sind bedeutend um die Gehör- und Gehirnevolution, Gesichtsinnervation, den Zahnwechsel und den Ursprung von Endothermie entlang der Stammlinie der Säugetiere (Synapsida) zu verdeutlichen. Obwohl interne Schädelmerkmale in den letzten Jahren bei zahlreichen Therapsiden beschrieben wurden, sind sie bisher von der Wissenschaft weitestgehend vernachlässigt worden, verglichen mit den gut erforschten äußeren craniodentalen Merkmalen bei Synapsiden und wurden daher in phylogenetischen Analysen überwiegend vernachlässigt. In dieser Doktorarbeit stelle ich eine Neubewertung der der Phylogenie der Eutheriodontier (die Synapsidengruppe bestehend aus Cynodontia+Therocephalia) und eine Beurteilung der Merkmalsevolution innerhalb dieser Gruppe bereit. Der Ursprung der Cynodontier, die Ahnen der Säugetiere, stellt einen der bedeutendsten, bisher ungelösten Probleme in der Evolution der Therapsiden dar. Es ist bekannt, dass die Cynodontier am engsten mit den Therocephaliern verwandt sind, jedoch sind die genauen Verwandtschaftsverhältnisse bisher nicht eindeutig geklärt. Obwohl eine wesentliche Dichotomie in der abgeleiteten triassischen Subklade Eucynodontia in der Phylogenie der Cynodontia gut unterstützt wird, bleiben die Verwandtschaftsverhältnisse basalerer Cynodontier derzeit ungelöst. Anhand von CT Daten, die anhand eines ausgiebigen Datensatzes von Exemplaren der am frühesten bekannten (oberpermischen und untertriassischen) Cynodontier, sowie einiger ausgewählter Therocephalier und höherer (mitteltriassischer) Cynodontier (Eucynodontia) gewonnen wurden, konnte ich neue interne Schädelmerkmale dieser Tiere beschreiben. Diese Daten wurden anschließend in einem neuen, umfassenden phylogenetischen Datensatz dieser Gruppe integriert. / Computed tomography (CT) is a non-destructive imaging technique that has been widely used on fossil vertebrate crania in recent years and allowed paleontologists to investigate previously-obscure endocranial data. The latter have been instrumental in elucidating patterns of ear and brain evolution, facial innervation, tooth replacement and the origin of endothermy along the mammalian stem lineage (Synapsida). Although endocranial characters have been described for various synapsids in recent years, they remain understudied compared to the well-known external craniodental features in synapsids and have been largely ignored in phylogenetic analyses. In this thesis, I provide a re-evaluation of the phylogeny of Eutheriodontia (the synapsid subclade consisting of Cynodontia+Therocephalia) and an assessment of character evolution within the group. The origin of cynodonts, the group ancestral to (and including) mammals, is one of the major outstanding problems in therapsid evolution. It is well-established that cynodonts are most closely related to Therocephalia among the major synapsid groups, but the exact nature of this relationship is uncertain. Furthermore, although a fundamental dichotomy in the derived Triassic subclade Eucynodontia is well-supported in cynodont phylogeny, the relationships of more stemward cynodonts are currently unresolved. Using CT data derived from extensive sampling of the earliest known (late Permian and Early Triassic) cynodonts and selected exemplars of therocephalians and later (Middle Triassic onwards) cynodonts (eucynodonts), I described novel aspects of the endocranial anatomy of these animals. These data were incorporated into a new, taxonomically comprehensive phylogenetic dataset of the group.