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Des techniques 3D de pointe pour dévoiler les origines de la marche sur deux pieds

Pour reconstruire l’évolution de la bipédie des humains, ou de la marche en position debout, il est important de comprendre les déplacements de nos ancêtres les grands singes il y a des millions d’années. Pour faire la lumière sur la bipédie, une initiative de l’UE a étudié l’anatomie de nos parents humains, ancêtres et contemporains, et la manière dont ils se déplaçaient d’un endroit à l’autre.

Recherche fondamentale

Pour étudier la bipédie, des paléoanthropologues se sont intéressés aux sources directes, comme l’étude de l’anatomie de nos ancêtres humains ayant vécu à l’époque où la bipédie semblable à celle des humains a évolué, soit il y a environ 2 millions d’années. «Nous ne disposons malheureusement pas de telles preuves, et il réside toujours un degré d’incertitude quant à la position de ces ancêtres sur l’arbre de l’évolution», indique Julia Arias‑Martorell, coordinatrice du projet MOSAIC, financé par l’UE. Cette recherche a été entreprise avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie.

Découvrir les origines humaines étape par étape

Ainsi, les scientifiques doivent également étudier d’autres sources d’évolution, telles que l’anatomie et le comportement des grands singes (gorilles, chimpanzés, orangs‑outans, gibbons, siamangs), des singes et des fossiles plus anciens de la lignée humains/grands singes datant du Miocène, il y a environ 20 à 5 millions d’années. De telles sources aident à comprendre l’origine et la voie évolutive des caractéristiques anatomiques qui ont permis par la suite à la bipédie d’évoluer. Les chercheurs ont étudié l’impact de la mobilité, l’acte physique de se déplacer d’un endroit à l’autre, sur la structure interne des os des membres antérieurs des grands singes vivants et de nos ancêtres les grands singes vivant au temps du Miocène. «Nous avons adopté une approche globale et examiné pour la toute première fois le membre antérieur dans son ensemble plutôt que d’isoler chaque os», explique Mme Arias‑Martorell. «Nous avons procédé ainsi afin d’établir un cadre de référence des signaux locomoteurs des membres antérieurs chez les grands singes et les singes vivants pour pouvoir déduire par la suite les comportements locomoteurs sur des fossiles de grands singes.» Les résultats montrent que les chargements locomoteurs de l’os sous‑chondral du coude correspondent aux chargements supposés pour chaque type de mobilité chez les grands singes vivants. Il existe des différences inattendues entre les espèces, qui, en surface, utilisent le même mode de déplacement. Ces différences impliquent un chargement entre les gorilles et les chimpanzés qui utilisent un type de mobilité appelé «marche sur les phalanges», pour lequel ils utilisent les phalanges (os) médianes de leurs doigts. Une autre découverte montre qu’un os donné peut ne pas refléter les mêmes comportements locomoteurs aux deux épiphyses, ou extrémités. Par exemple, dans l’humérus (l’os du bras), l’extrémité inférieure reflète les comportements de marche sur les phalanges chez les gorilles et les chimpanzés, alors que l’extrémité supérieure reflète davantage des comportements acrobatiques arboricoles.

Des scénarios évolutifs pour le développement du déplacement

«Le projet offre une vue plus directe sur les anciens comportements locomoteurs», indique Mme Arias‑Martorell. L’utilisation de nouvelles techniques 3D, telles que les scanners micro‑CT et les logiciels d’imagerie, apporte des informations aux paléoanthropologues sur la nature de l’activité des fossiles concernant leur mobilité au cours de leur vie. Ces techniques de pointe ne renseignent aucunement la communauté scientifique sur l’éventuelle capacité des fossiles à avoir des comportements locomoteurs, comme cela est le cas avec les études anatomiques traditionnelles de la forme extérieure des os. «MOSAIC a contribué à la connaissance sur la relation entre la forme et la fonction du squelette, et à la compréhension de ce que faisaient nos ancêtres en matière de mobilité», conclut Mme Arias‑Martorell. «Cela a des implications pour une myriade d’autres aspects de la reconstruction comportementale des fossiles dans le passé.»

Mots‑clés

MOSAIC, grand singe, locomoteur, os, bipédie, fossile, marcher, mobilité, marche sur les phalanges

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