Activité 1 : Les caractéristiques physiques de la bipédie et de la position verticale

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1 Activité 1 : Les caractéristiques physiques de la bipédie et de la position verticale Comment savoir qu'un squelette fossile était bipède? On pourrait logiquement croire, que les indices d'une marche bipède se trouvent uniquement dans les membres inférieurs du squelette. Ce n'est pas le cas, et c'est toute l'architecture de notre squelette qui est impactée par la station debout et la bipédie. On peut considérer que c'est une chance car ces indices multiples sont complémentaires et il est extrêmement rare de trouver un squelette fossilisé complet. Les preuves de la bipédie d'un squelette fossile sont donc multiples et l'on peut, suivant les restes mis à jour, estimer la probabilité de la marche bipède. Ou plutôt des différentes sortes de bipédie car nos ancêtres ne marchaient pas de la même façon. De la démarche chaloupée de Lucy à celle de l'homo sapiens que nous sommes, il a probablement existé de nombreux types de bipédie. I- Le crâne et le trou occipital Chimpanzé - Australopithecus - Pithecanthropus - Homo sapiens Le trou occipital (ou foramen magnum) est l'orifice par lequel passent les artères spinales, les artères vertébrales, les racines spinales, les nerfs crâniens, la mœlle épinière et l'axis. La position du trou occipital par rapport à l'ensemble du crâne va donner des informations sur la position générale du corps. - Chez les quadrupèdes, le trou occipital est en arrière de la tête, dans le prolongement de la colonne vertébrale. - Alors que, plus l'hominidé est bipède, plus le foramen magnum va se trouver au centre, sous le crâne. L'homme est le seul animal à posséder une colonne vertébrale formant un angle droit avec la base du crâne (chez les oiseaux, que l'on peut considérer comme bipèdes, le foramen magnum se trouve à l'arrière du crâne). II- La Colonne vertébrale Par rapport aux autres primates, la colonne vertébrale présente chez le bipède humain, une cambrure spécifique : On peut y déceler 4 courbures au lieu d une. Ce positionnement permet de mieux amortir les chocs et les tensions dus à la marche bipède. Les quatre courbures sont : - lordose cervicale (dont les vertèbres pénètrent le foramen magnum) - cyphose dorsale - lordose lombaire - courbure lombaire (formée de vertèbres soudées)

2 III- Le bassin Bassin de quadrupède Chimpanzé Bassin de bipède Homo sapiens - Il est plus large et plus bas dans l'anatomie générale des bipèdes, plus robuste également il permet de soutenir les viscères et le poids du tronc. Cette forme de bassin adapté à la bipédie n'a pas que des avantages : l'accouchement humain est le plus compliqué (et certainement le plus douloureux) de tous les mammifères. - Chez les quadrupèdes comme les autres grands singes, le bassin est de forme plus allongée et plus étroite (voir l'image ci-contre du bassin d'un chimpanzé). IV- Le fémur La forme et la taille du fémur nous renseignent sur la possibilité de tenir debout en position verticale. Plus il est redressé et long, plus nous avons de chance d'avoir affaire à un bipède (comme Orrorin). Chez l homme, le fémur est incliné vers l intérieur, contrairement au chimpanzé ou il est vertical. L'articulation du fémur avec le bassin permet de mesurer la stabilité et la possiblité de rester en position debout. Le fémur comporte une crête qui maintient la rotule en l'empéchant de se déboiter sur le coté pendant la marche. V- Coude et genou Les articulations du coude et du genou montrent les gestes et mouvements possibles. La bipédie entraîne des mouvements spécifiques du corps, et des articulations du coude et du genou. Retrouver ces particularités donne une indication sur le mode de locomotion du fossile. Toutefois ces différences anatomiques ne sont pas faciles à interpréter, elles doivent donc être confirmées par d'autres preuves de la bipédie. A noter qu un sommet du tibia élargi, sous forme de "plateau" (le plateau tibial) est un indice supplémentaire de bipédie. Cette forme spécifique n'existe pas chez les quadrupèdes. VI- Les traces laissées par les muscles Un muscle est toujours attaché à un ou plusieurs os. L'empreinte d'insertion qu'il laisse sur l'os peut indiquer le type de muscle, sa puissance, son orientation. Cet aspect est très important car la bipédie humaine entraîne une augmentation significative d'un muscle en particulier : le fessier (gluteus maximus). L'homme est en effet le mammifère qui présente le plus important fessier (et en particulier le grand fessier). Ce qui a d'ailleurs fait dire à Buffon, le père de la science paléontologique: " L'homme, c'est la fesse "! VII- Le pied Chez les hominidés le gros orteil est large et "en ligne" avec les doigts de pied. La forme générale du pied présente une voûte plantaire longitudinale qui permet absorber les chocs dus à la bipédie (tout le poids du corps repose sur 2 appuis contrairement aux quadrupèdes) et de donner une impulsion supplémentaire lors de la marche. Chez les chimpanzés, le pied est plat et le pouce est opposable.

3 Les deux images ci-après, extraites de «La préhistoire du piéton» (éditions Plon, 2004), Yvette Deloison, page 66, montrent les différences profondes qui existent entre le pied de l'homme et un "pied" de chimpanzé. Os du pied. A gauche, celui d'un homme, à droite, celui d'un chimpanzé. Vue en plan Les mêmes, vus de profil VIII- Rapports entres les membres Les bipèdes hominiens présentent une réduction de la longueur des membres antérieurs (bras) par rapport aux membres postérieurs (les jambes). L'allongement le plus significatif, par rapport au reste du corps, est celui du fémur. Construire un tableau comparatif entre l homme (bipède) et le chimpanzé (quadrupède) montrant les critères permettant de déterminer la bipédie.

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10 Extrait du «Spondyloscope», téléchargeable à l adresse suivante :