Mammals are an extremely successful group of tetrapods, and the great diversity of limb morphologies and locomotor modes is underpinned by adaptations in their long bones. Elongation of long bones takes place at each end of the bone shaft, at the epiphyseal growth plate surface. Secondary ossification centres form bony epiphyses above these growth plates, eventually fusing with the plates and marking the end of bone elongation. The proximal growth plate surface in the humerus is not uniform, with varying distributions of peaks and grooves that appear to differ across Mammalia. Although the process of growth plate bone deposition is well understood, there has been limited research on the growth plate surface morphology and what factors may be influencing it, such as ecology, phylogeny, or ontogeny. Using synchrotron propagation phase-contrast X-ray microtomography to reconstruct 3D models of the growth plate surface of the proximal humerus. We applied a metric called ariaDNE to quantify and measure the curvatures of these surfaces. We studied several extant mammals and one fossil stem mammal. We found that there was a high diversity of growth plate morphologies across mammal species, but the overall morphology remained consistent within the same species. The morphology also appears to shift throughout different ontogenetic stages, with a trend towards higher complexity in later developmental stages. The fossil specimen, G. planiceps, has a growth plate morphology that is remarkably similar to the short-beaked echidna (Tachyglossus aculeatus). Preliminary statistical tests suggest that growth plate morphology may be influenced by phylogeny and locomotory mode, although our small dataset has likely introduced sampling bias and the sample size should be expanded to find significant patterns. Growth plate surface morphology should be further explored due to its potential palaeobiological applications for the interpretation of ecology and evolution of extinct taxa.

Comprendre l'évolution de la bipédie est un élément essentiel à la recherche en paléoanthropologie, car ce comportement est le trait le plus important utilisé pour identifier les fossiles comme appartenant à la lignée des hominines. La topographie de la surface infradiaphysaire du fémur et du tibia pourrait donner un aperçu du comportement locomoteur des espèces fossiles, mais n'a pas été étudiée de façon approfondie. Ce trait reflète directement les différences dans la locomotion, puisque la surface change de topographie pour mieux résister aux charges encourues par les mouvements réguliers. Le plan infradiaphysaire du fémur chez les humain est relativement plat, tandis que la surface est plus irrégulière chez les grands singes. Dans ce projet, les métaphyses du genou ont été étudiées d’une manière quantifiée afin de percevoir les différences entre espèces et mieux comprendre le développement ontogénique de ces traits. Les angles formés par les protrusions et les creux de ces surfaces ont été mesurés à partir de points de repère enregistrés en trois-dimensions sur les métaphyses du genou chez les humains, chimpanzés, gorilles, et orangs-outans, et chez trois fossiles Australopithecus afarensis, afin d’observer de l’effet de facteurs tel le stade de croissance et l’appartenance à une espèce sur la topographie des plaques de croissance du genou. Les angles d’obliquité du fémur et du tibia ont aussi été mesurés et analysés. Les résultats ont révélé que le stade développemental et l’appartenance à une espèce et, par association, le mode de locomotion, ont un effet significatif sur les métaphyses du genou. Il a également été constaté que les mesures d'Australopithecus afarensis chevauchent les valeurs trouvées chez les humains et chez les grands singes, ce qui suggère que cette espèce avait possiblement conservé une composante arboricole dans son comportement locomoteur habituel. / Understanding the evolution of bipedality is a critical part of research in paleoanthropology, as it is the single-most important trait used to identify fossils as belonging to the hominin lineage. The topography of the infradiaphyseal plane could provide insight into the locomotor behaviour of fossil species, but has not been studied extensively. This trait directly reflects differences in locomotion, as the surface changes to resist loads incurred by regular movement. Humans have an infradiaphyseal plane that is relatively flat, while this feature is very convoluted in great apes. This project studied this feature in the femur and tibia quantifiably to allow for statistical comparisons between species and to provide a better understanding of its ontogenic development. Three-dimensional landmarks were recorded from the metaphyses of the knee in humans, chimpanzees, gorillas, orang-utans, and three Australopithecus afarensis fossils. Using these landmarks, angles formed by the salient points of these planes were analyzed to confirm observations that development and species have a significant effect on the topography of growth plates of the knee. Carrying angles of the femur and tibia were also measured and analyzed. Results revealed that development and species, and by extension, mode of locomotion, have a significant effect on the overall metaphyses of the knee, especially on the sagittal plane. It was also found that A. afarensis have values that overlap human and great ape ranges, suggesting this species had probably retained an arboreal component in its regular locomotion.

Comprendre l'évolution de la bipédie est un élément essentiel à la recherche en paléoanthropologie, car ce comportement est le trait le plus important utilisé pour identifier les fossiles comme appartenant à la lignée des hominines. La topographie de la surface infradiaphysaire du fémur et du tibia pourrait donner un aperçu du comportement locomoteur des espèces fossiles, mais n'a pas été étudiée de façon approfondie. Ce trait reflète directement les différences dans la locomotion, puisque la surface change de topographie pour mieux résister aux charges encourues par les mouvements réguliers. Le plan infradiaphysaire du fémur chez les humain est relativement plat, tandis que la surface est plus irrégulière chez les grands singes. Dans ce projet, les métaphyses du genou ont été étudiées d’une manière quantifiée afin de percevoir les différences entre espèces et mieux comprendre le développement ontogénique de ces traits. Les angles formés par les protrusions et les creux de ces surfaces ont été mesurés à partir de points de repère enregistrés en trois-dimensions sur les métaphyses du genou chez les humains, chimpanzés, gorilles, et orangs-outans, et chez trois fossiles Australopithecus afarensis, afin d’observer de l’effet de facteurs tel le stade de croissance et l’appartenance à une espèce sur la topographie des plaques de croissance du genou. Les angles d’obliquité du fémur et du tibia ont aussi été mesurés et analysés. Les résultats ont révélé que le stade développemental et l’appartenance à une espèce et, par association, le mode de locomotion, ont un effet significatif sur les métaphyses du genou. Il a également été constaté que les mesures d'Australopithecus afarensis chevauchent les valeurs trouvées chez les humains et chez les grands singes, ce qui suggère que cette espèce avait possiblement conservé une composante arboricole dans son comportement locomoteur habituel. / Understanding the evolution of bipedality is a critical part of research in paleoanthropology, as it is the single-most important trait used to identify fossils as belonging to the hominin lineage. The topography of the infradiaphyseal plane could provide insight into the locomotor behaviour of fossil species, but has not been studied extensively. This trait directly reflects differences in locomotion, as the surface changes to resist loads incurred by regular movement. Humans have an infradiaphyseal plane that is relatively flat, while this feature is very convoluted in great apes. This project studied this feature in the femur and tibia quantifiably to allow for statistical comparisons between species and to provide a better understanding of its ontogenic development. Three-dimensional landmarks were recorded from the metaphyses of the knee in humans, chimpanzees, gorillas, orang-utans, and three Australopithecus afarensis fossils. Using these landmarks, angles formed by the salient points of these planes were analyzed to confirm observations that development and species have a significant effect on the topography of growth plates of the knee. Carrying angles of the femur and tibia were also measured and analyzed. Results revealed that development and species, and by extension, mode of locomotion, have a significant effect on the overall metaphyses of the knee, especially on the sagittal plane. It was also found that A. afarensis have values that overlap human and great ape ranges, suggesting this species had probably retained an arboreal component in its regular locomotion.

Die Therapie der vorderen Kreuzbandruptur im Wachstumsalter wird nach wie vor kontrovers diskutiert. Es sollte mit der vorliegenden Studie untersucht werden, ob die operative oder konservative Therapie der vorderen Kreuzbandruptur im Wachstumsalter favorisiert werden sollte. Hierzu erfolgte eine Literaturrecherche in den Datenbanken Medline, dem Cochrane controlled trial register, Embase und Medpilot. Zehn Studien mit insgesamt 154 Patienten konnten zur Auswertung der konservativen Therapie, 55 Studien mit 935 Patienten zur operativen Therapie verwendet werden. Das Durchschnittsalter der konservativ behandelten Gruppe lag bei 12,3 (10-14,4) Jahren, das der operativen Gruppe bei 13,3 (10,0-15,8) Jahren. Zusammenfassend ergaben sich signifikant bessere Ergebnisse bezüglich Lysholm Score (95,5 vs. 73,2; p<0,05), der Instabilität gemessen am Giving Way Phänomen (2,8% vs. 89,5%; p<0,05) und der Wiedererlangung des Sportniveaus (91,2% vs. 30,9%; p<0,05) in der operativ versorgten Gruppe. Das relative Risiko für Beinlängendifferenzen von mehr als 1 cm bzw. Achsabweichungen von mehr als 3° nach operativer Behandlung ist mit 2,1% gering. Rerupturen treten in 3,8% der Fälle auf. Kein wesentlicher Einfluss auf das klinische Ergebnis konnte hinsichtlich Nachuntersuchungszeitraum und Publikationsjahr gefunden werden. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse ist die operative Therapie bei der vorderen Kreuzbandruptur im Wachstumsalter der konservativen Therapie überlegen und somit in den meisten Fällen vorzuziehen.