M2 - Paléontologie (PAL)

"Cette UE se déroulera sous la forme d’une série d’une douzaine de conférences/séminaires sur des thèmes de recherche actuels en paléontologie des vertébrés et biologie évolutive ; biodiversité et paléobiodiversité des écosystèmes continentaux (animal) ; barrières topographiques et climatiques vs. dispersion et vicariance ; structuration des communautés, chaînes trophiques dans le temps et paléoguilds ; rôle de la Geodynamique et de la contingence (crises). L’objectif principal et d’acquérir de bonnes connaissances sur les thématiques/axes de recherche en cours dans la communauté paléontologique/évolutionniste"

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Cette UE se déroulera, dans la mesure du possible, sous la forme d’un stage terrain d’une semaine sur site (avec solution d’hébergement). Les lieux de stage seront susceptibles de changer d’une année sur l’autre en fonction des découvertes et/ou proposition de partenariat (public/privé). Ce stage peut donc prendre différentes orientations, avec une approche « prospection » et donc un terrain itinérant ou une approche plus « chantier de fouille » et donc fixe. Dans tous les cas, les différents objectifs listés ci-dessous seront abordés pour parfaire cette semaine de terrain afin que les différentes techniques soient maitrisées le mieux possible.

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Nous aborderons dans cette UE les principaux concepts théoriques des processus évolutifs à travers le registre fossile. Il sera ici question de concilier mécanismes microévolutifs et macroévolution. Les concepts abordés seront: l’espèce et la variabilité intraspécifique, la spéciation et les rythmes de l’évolution, les radiations adaptatives (spéciation écologique) dans le registre fossile, les extinctions ciblées (compétition migrant-autochtone) ou de masse (grandes crises biologiques), les modalités évolutives (anagenèse et saltationisme) observées dans le registre fossile et un rappel exhaustif des mécanismes microévolutifs.

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L’objectif de cette UE est d’accompagner l’étudiant dans la construction de son projet professionnel et sa recherche de stage, tout en commençant à préparer son intégration dans la vie professionnelle par une vision à la fois exhaustive et personnelle des parcours professionnels possibles.

Concrètement, des séances de rencontres avec différents intervenants permettent de présenter la thèse de doctorat (présentation de l’école doctorale GAIA, interventions d’étudiants en thèse) et le tissu professionnel ciblé par les différents parcours (métiers de la recherche et secteur non-académique). Des activités propres à chaque parcours permettent ensuite de mieux cibler les domaines scientifiques les plus en lien avec les projets professionnels des étudiants. Enfin des séances de TD sont destinées à préparer les étudiants à l’exercice de rédaction d’articles scientifiques en langue anglaise.

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Ce cours donne les outils nécessaires d'analyse des données en paléontologie

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"L’objectif est d’analyser les contraintes phylogénétiques, développementales et fonctionnelles susceptibles d’avoir régi les modifications morphologiques perceptibles dans le registre fossile. L’approche phylogénétique sera abordée par des méthodes de reconstruction applicables aux fossiles (parcimonie ; analyse cladistique). Les approches développementales et fonctionnelles (odontologie essentiellement) seront quant à elles illustrées par différentes méthodologies développées sur le campus montpelliérain (notamment microtomographie à rayons X). La révision critique d’articles de référence dans le domaine considéré donnera lieu à une présentation orale suivie de questions."

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L'évo-dévo est une approche évolutive de la génétique du développement. Cette discipline cherche à mettre en lumière les modifications des mécanismes développementaux expliquant la diversité morphologique actuelle et passée, et ouvre donc une passerelle importante entre la biologie et la paléontologie.

Au cours du module, nous discuterons à partir d'articles de plusieurs problématiques évolutives utiles aux approches Evo-Dévo : la question de l'homologie, celle de la mise en place et de l'évolution des structures répétées, les bases génétiques du développement et les liens entre évolution du génome et évolution de la forme. Nous illustrerons ces notions à partir d'exemples pris chez les métazoaires et la lignée verte, et les appliquerons à l'échelle des grands groupes actuels mais aussi des populations.

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La phylogénie est une quête d'indices évolutifs. Le but de ce module est de rappeler l'existence de phylogénies de gènes dans des phylogénies d'espèces, les modalités de représentation des histoires évolutives sous forme d'arbres, et le pari de l'homologie moléculaire positionnelle grâce à l'alignement des séquences. Les principes des méthodes d'inférence phylogénétique sont au cœur des savoirs de cette UE. Les méthodes de distances permettent de souligner les difficultés de séparation de l'homologie et de l'homoplasie, et la nécessité de construire des modèles d'évolution des caractères. L'approche cladistique avec parcimonie maximale permet d'illustrer d'une part l'utilisation du bootstrap pour estimer la solidité des nœuds des phylogénies, et d'autre part l'impact de l'échantillonnage taxonomique pour détecter les substitutions multiples.

Les approches probabilistes sont quant à elles présentées puis approfondies. L'artéfact d'attraction des longues branches conduit à introduire le raisonnement probabiliste. La méthode du maximum de vraisemblance permet d'aborder le calcul de la vraisemblance, l'estimation des paramètres des modèles par optimalité, la construction de différents modèles d'évolution des caractères, ainsi que la comparaison de modèles. L'inférence Bayésienne introduit quant à elle la distinction entre approches par densité versus optimalité. Elle montre alors l'utilisation a priori des densités de probabilités, l'estimation au vu des données des distributions a posteriori des paramètres des modèles, leur approximation par chaînes de Markov avec techniques de Monte Carlo et couplage de Metropolis (MCMCMC), les phases d'allumage et de convergence, et le calcul et l'interprétation des probabilités postérieures des arbres et des clades. L'importance des modèles d'évolution des séquences d'ADN, ARN et protéine et de leur amélioration est soulignée.

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L’objectif de cette UE est d’accompagner les étudiants dans la finalisation de leurs projets professionnels et la préparation de l’après-master.

L’UE s’organise à l’échelle du parcours, avec des séances de discussion régulière entre l’équipe pédagogique et les étudiants.

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Le stage individuel de M2 est d’une durée d’environ 5 à 6 mois, et doit se réaliser, suivant le parcours concerné,  dans un laboratoire de recherche ou une structure du secteur non-académique. Il permet à l’étudiant d’acquérir une expérience professionnelle approfondie dans le domaine de la biodiversité, de l’évolution ou de l’écologie. Il peut s’effectuer dans une structure locale, nationale, ou internationale, sur un sujet validé par l’équipe pédagogique de façon à cadrer avec les objectifs propre au parcours suivi par l’étudiant.

Évaluation : Le stage est évalué à l’occasion d’une soutenance publique devant un jury au cours de laquelle sont évalués le contenu du mémoire et la qualité des réponses aux questions du jury. Le comportement et le dynamisme de l'étudiant lors du stage sont évalués par le maitre de stage.

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