Source: The Conversation – in French – By Amélie Beaudet, Paléoanthropologue (CNRS), Université de Poitiers
À quoi ressemblait le visage de nos ancêtres, il y a plus de 3 millions d’années ? C’est à cette question que notre équipe internationale a répondu en assemblant virtuellement les fragments de la face de Little Foot, le spécimen d’Australopithecus le plus complet jamais mis au jour. Cette reconstruction nous éclaire sur la façon dont notre face a évolué en interaction directe avec notre environnement. Le résultat de nos travaux vient d’être publié et est disponible en accès libre dans la revue Comptes Rendus Palevol, et le nouveau visage de Little Foot peut être consulté en 3D sur la plateforme en ligne MorphoSource.
La quête des origines de l’humanité n’a jamais été aussi féconde, avec la découverte de fossiles reculant la date d’apparition des premiers humains à 2,8 millions d’années, et le développement de méthodes de pointe dans l’analyse de ces restes qui a permis, par exemple, de retrouver de l’information génétique vieille de plus de 2 millions d’années. Pourtant, si notre connaissance des espèces humaines éteintes s’enrichit au fil des découvertes, celle de nos ancêtres, avant les premiers humains (Homo), reste encore une énigme. Or, c’est précisément durant cette période charnière de notre histoire que se sont mis en place les caractères qui définiront notre humanité et qui assureront à notre genre un succès évolutif sans équivalent dans le monde vivant.
Bien que la question de l’identité de notre ancêtre direct soit loin d’être résolue, un groupe fossile joue un rôle central dans cette recherche, Australopithecus. Ce genre, auquel appartient la fameuse Lucy découverte il y a cinquante ans en Éthiopie, a occupé une grande partie de l’Afrique et a survécu plus de 2 millions d’années. Australopithecus est connu par de nombreux restes fossiles, mais souvent très fragmentaires, isolés et parfois déformés. En particulier, malgré ce registre unique, il n’existe à ce jour qu’une poignée de crânes qui conservent la presque totalité de la face. Or, cette partie de notre anatomie a fortement contribué à faire de nous les humains que nous sommes aujourd’hui.
À travers les systèmes digestifs, visuels, respiratoires, olfactifs et de communication non verbale, la face est au centre des interactions entre les individus et leur environnement physique et social. Nous savons aujourd’hui que des changements importants se sont opérés dans la région de la face, qui devient de plus en plus plate et de moins en moins robuste. En revanche, nous ignorons les facteurs qui en sont à l’origine. Est-ce la modification de notre régime alimentaire qui a entraîné ces changements ? Ou bien celle de nos comportements sociaux ? Seule la découverte de crânes plus complets pourrait éclaircir ce débat.
Le « berceau de l’humanité »
L’Afrique du Sud a été et est encore aujourd’hui une région privilégiée dans la quête des origines humaines. Il y a cent ans, l’emblématique « enfant de Taung » est mis au jour et publié dans Nature comme le représentant d’une nouvelle branche africaine de l’humanité, Australopithecus. Alors que jusqu’à cette date l’attention de la communauté scientifique était braquée sur l’Eurasie, cette découverte va ouvrir plus d’une décennie de découvertes majeures en Afrique. En particulier, l’Afrique du Sud va voir se multiplier les sites paléontologiques dans une région classée par l’Unesco et renommée « berceau de l’humanité ». Parmi ces sites, Sterkfontein va se montrer extrêmement riche en fossiles, en partie attribués à Australopithecus, dont la préservation est exceptionnelle. Mais c’est en 1994 et 1997 que Sterkfontein va livrer sa plus belle pièce, le squelette de Little Foot préservé à plus de 90 %. À ce jour, il s’agit du squelette le plus complet jamais découvert pour Australopithecus, qui rivalise de très loin avec Lucy dont seulement 40 % de l’anatomie est conservée.
Notre équipe s’est attelée à l’étude de ce squelette depuis sa fouille complète qui s’est achevée en 2017. Le crâne a en particulier retenu notre attention, puisqu’il est, lui, complet. Cependant, les 3,7 millions d’années passées sous terre ont altéré sa face, dont certaines régions se sont fragmentées puis déplacées. Ce processus est notamment visible au niveau du front et des orbites et rend les analyses quantitatives impossibles. Devant la nature exceptionnelle et unique de ce fossile, nous avons décidé de mettre à notre service les avancées technologiques dans le domaine de l’imagerie pour redonner un nouveau visage à Little Foot.
Little Foot arrive en Europe sous haute protection
L’accès à une copie digitale de Little Foot était nécessaire pour pouvoir isoler virtuellement les fragments et les repositionner sans endommager le crâne original.
Cependant, les technologies classiques de numérisation par rayons X connaissent des limites. À travers le processus de fossilisation, les cavités laissées vides dans le crâne de Little Foot par la disparition des tissus mous se sont remplies de sédiment. En conséquence, les rayons X peinent à pénétrer cette matrice sédimentaire extrêmement dense, ce qui impacte la qualité du contraste entre les tissus dans les images qui en résultent.
Après plusieurs tentatives infructueuses, nous avons envisagé une alternative, plus puissante, qui est celle de la numérisation par rayonnement synchrotron. Le synchrotron est un accélérateur à haute énergie de particules, utilisé en imagerie pour obtenir des images à très haute résolution (de l’ordre du micron, voire du submicron).
Dans cette optique, nous avons transporté le crâne de Little Foot en Grande-Bretagne pour le scanner. Le premier voyage de Little Foot hors d’Afrique s’est ainsi déroulé à l’été 2019, sous escorte et avec une chambre forte pour l’accueillir lors de son séjour outre-Manche.
Un nouveau visage pour « Australopithecus »
Plusieurs jours ont été nécessaires pour numériser l’ensemble du crâne à une résolution de 21 microns. Ces images, exceptionnelles, ont révélé des détails intimes de l’anatomie de Little Foot, et fournissent le matériel de travail nécessaire pour la reconstruction de sa face.
La haute qualité de ces données a néanmoins un coût en termes de ressources computationnelles ; plus de 9 000 images ont été générées et représentent des téraoctets d’information à traiter. Pour isoler virtuellement les fragments, ces images ont donc été traitées à l’aide du supercalculateur de l’Université de Cambridge (Angleterre). Une fois générés en 3D, ces fragments ont été replacés selon leur position anatomique, et les parties manquantes recréées afin de redonner, enfin, un visage complet à Little Foot.
Fourni par l’auteur
La taille et la forme des orbites de Little Foot, jusque-là masquées par la présence de fragments déplacés, sont parmi les premiers éléments marquants de cette reconstruction. La région orbitaire chez les primates est largement influencée par des adaptations fonctionnelles (vision) et comportementales (écologie). Les orbites de Little Foot, de grande taille proportionnellement au reste de la face, suggèrent une forte dépendance aux informations sensorielles, probablement pour la recherche de nourriture. Cette hypothèse est renforcée par une étude antérieure montrant que son cortex visuel était plus développé que celui des humains actuels.
Le deuxième résultat qui découle de cette étude a des répercussions sur notre compréhension des affinités entre les groupes d’Australopithecus qui vivaient en Afrique entre 4 millions et 2 millions d’années. L’échantillon comparatif, bien que limité, comprenait des spécimens d’Afrique de l’Est et d’Afrique du Sud. Or, Little Foot, bien que provenant d’un site sud-africain, montre des ressemblances fortes avec les spécimens d’Afrique de l’Est. Ces ressemblances pourraient indiquer que Little Foot partageait des ancêtres proches avec la population d’Afrique de l’Est, alors que ses probables descendants en Afrique du Sud développeront plus tard une anatomie distincte, fruit d’une évolution locale.
Bien que la face renferme de précieuses informations sur les adaptations de nos ancêtres à leur environnement, le reste du crâne de Little Foot apportera d’autres éléments clés pour comprendre notre histoire évolutive. Entre autres, la boîte crânienne, affectée par une déformation dite « plastique », devra faire l’objet de travaux similaires pour, cette fois, reconstituer et explorer les conditions neurologiques de ce groupe fossile.
Ces travaux de recherche sont soutenus par l’Agence Nationale de la Recherche, le Centre National de la Recherche Scientifique, la Claude Leon Foundation, le DST-NRF Center of Excellence in Palaeosciences, l’Institut Français d’Afrique du Sud, le Diamond Light Source et l’organisme ISIS du Science and Technology Facilities Council (STFC).
– ref. Un nouveau visage pour Little Foot, l’australopithèque le plus complet jamais mis au jour – https://theconversation.com/un-nouveau-visage-pour-little-foot-laustralopitheque-le-plus-complet-jamais-mis-au-jour-273126