The morphological diversity of the external and internal surfaces of the petrosal bone, which contains the structures of the inner ear, across a broad range of therian mammals is documented, and patterns of variation across taxa are identified. One pattern of variation is the result of ontogenetic changes in the ear region, as described for the external surface morphology of a sample of isolated petrosal bones referred to Proboscidea from Pleistocene deposits in central Texas. The morphology of the aquaeductus Fallopii for passage of the greater petrosal branch of the facial nerve supports an ontogenetic explanation for some variation within the proboscidean sample, and a sequence of ossification surrounding the aquaeductus Fallopii is hypothesized. Further ontogenetic patterns are investigated using digital endocasts of the bony labyrinth (preserved on the internal surfaces of the petrosal) constructed from CT data across a growth series of the opossum Monodelphis domestica. Strong correlation between skull length and age is found, but from 27 days after birth onward, there is no correlation with age among most dimensions of the inner ear. Adult dimensions of several of the inner ear structures are achieved before the inner ear is functional in M. domestica. Morphological variation within the inner ear of several eutherian mammals from the Cretaceous of Asia, including zhelestids from the Bissekty Formation of Uzbekistan, is described. The variation within the fossil sample is compared to that observed within extant species of placental mammals, and it is determined that the amount of variation within the Bissekty zhelestid population is within the range of that measured for extant species. Additional evolutionary and physiological patterns preserved within the walls of the bony labyrinth are identified through a high level anatomical comparison of the inner ear cavities across Placentalia as a whole. In particular, features of the inner ear support monophyly of Cetacea, Carnivora, Primatomorpha, and caviomorph Rodentia. The volumetric percentage of the vestibular apparatus (vestibule plus semicircular canals) of aquatic mammals is smaller than that calculated for terrestrial relatives of comparable body size. Thus, aspects of the bony labyrinth are both phylogenetically and physiologically informative. / text

Des souris aux baleines en passant par les humains, la diversité écologique des mammifères placentaires est des plus fascinantes. Bien qu'il s'agisse là d'un des groupes les plus étudiés, leur origine fait pourtant l'objet de bien des mystères. Leurs relations de parenté les plus basales restent en effet incertaines, et l'on ignore encore beaucoup du mode de vie qu'avaient nos ancêtres du Crétacé, ces mammifères placentaires qui auraient côtoyé les dinosaures pendant plus de 30 millions d'années.Afin d'aborder ces questions, cette thèse a utilisé l'outil de la génomique comparative. L'une de ses principales originalités est la prise en compte d'un distorteur majeur de notre évolution moléculaire: la conversion génique biaisée. Truquant la loterie génétique, ce mécanisme associé à la recombinaison méiotique avantage les nucléotides G et C au détriment des nucléotides A et T. Façonnés par son influence, nos paysages nucléotidiques présentent ainsi ponctuellement des taux de GC anormalement élevés.Jusque là, ce phénomène n'avait été étudié que chez une poignée d'organismes modèles. Son analyse chez plus d'une trentaine de génomes mammaliens a mis en évidence une série de résultats clés. En particulier, l'évolution du contenu en GC des gènes s'est avéré dépendre de la masse corporelle et la longévité des espèces. E nreliant ainsi évolution moléculaire et traits d'histoire de vie, des reconstructions de séquences ancestrales ont permis d'estimer la durée de vie des premiers mammifères placentaires à plus de 25 ans. Cette longévité va bien au delà de ce que peuvent espérer atteindre les souris ou musaraignes actuelles, des animaux au mode de vie pourtant jusqu'ici supposé comme étant proche de celui de nos ancêtres.Parallèlement à ces résultats, une tendance à produire des phylogénies inexactes a été détectée chez les gènes les plus GC-riches. Moins soumis à la conversion génique biaisée, les gènes AT-riches se sont montrés plus fiables, tout en soutenant que les espèces originaires d'Afrique sont situés à la base de l'arbre des placentaires. Ce résultat suggère ainsi la possible résolution d'un des noeuds les plus controversés de notre histoire évolutive.Du simple nucléotide à la naissance d'une infraclasse de plus de 4000espèces, ce travail révèle comment l'évolution moléculaire peut porter un nouveau regard sur nos origines les plus profondes. / From mice to whales through humans, placental mammals present astunning diversity. Despite being one of the most studied group ever,mysteries persist about their origin. Indeed, their most basalrelationships still remain uncertain, and nothing is really knownabout the lifestyle of our cretaceous ancestors, these placentalmammals which lived side by side with non-avian dinosaurs during 30My.To answer these evolutionnary questions, comparative genomic studiesof placental mammals have been conducted. One of its originalities isto take into account biased gene conversion. Rigging the geneticlottery, this recombination-associated mechanism involves a reparationbias favouring the G and C nucleotides over the A and T ones, whichmark the mammalian genomic landscapes by inducing localized peaks ofGC-content.This phenomenon has been so far studied in few model species. Theexploration of biased gene conversion in more than 30 mammal genomesled to several key results. In particular, GC content evolution hasproved to be correlated to the longevity and the body mass of species.By linking together molecular evolution and life history traits, thereconstruction of ancestral sequences allowed us to estimate alife-span above 25 years for early placental mammals. This value ismarkedly different from that of mice or shrews, although our mammalianancestors have often been represented as such. In addition to these results, GC-rich genes were found to be prone toproduce false phylogenies. Less affected by recombination associatedartifacts, AT-rich genes are shown to be more reliable, and to supportspecies of African origin as the sister group of all other placentalmammals - perhaps resolving one of the most controversial nodes of themammalian tree.From nucleotide to the birth of a 4,000 species infraclass, this workreveals how molecular evolution can shed new light onour deepest origins.