Non, nos ancêtres ne se sont pas simplement « redressés » : repenser l’évolution vers notre bipédie

Source: The Conversation – in French – By Jérémy Duveau, Chercheur associé, Muséum national d’histoire naturelle (MNHN)

Loin de l’image populaire mais fausse d’un grand singe se redressant peu à peu pour devenir bipède, les recherches menées par les paléoanthropologues depuis plus de cinqiante ans dévoilent une réalité bien plus complexe. L’histoire des modes de locomotion des membres de la lignée humaine reflète notre évolution : elle n’est pas linéaire, elle est buissonnante et, surtout, d’une incroyable diversité.

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Comme toutes les espèces, la nôtre, Homo sapiens, possède des caractéristiques propres au sein du vivant. Mais qu’est-ce qui nous différencie de nos plus proches parents, les autres primates ? La première réponse porte généralement sur notre façon de nous tenir et de nous mouvoir sur deux jambes, la bipédie. En effet, bien que les autres primates soient capables d’une posture (statique) et ponctuellement d’une locomotion (mouvement) bipèdes, nous sommes la seule espèce de primates à l’être de façon permanente. L’acquisition et le développement de ce mode locomoteur sont des éléments clés de notre évolution.

Des fossiles à la locomotion

Tout d’abord, comment reconstruire la locomotion, donc le mouvement, à partir de fossiles inertes ?

Pour y parvenir, l’approche classique consiste à comparer les caractéristiques anatomiques du fossile à celles de primates bien vivants en utilisant l’anatomie comparée et fonctionnelle. Il s’agit d’établir des liens entre anatomie et locomotion chez les espèces actuelles pour les appliquer à des spécimens fossiles afin de reconstruire leur comportement. Cette approche est possible parce que chaque individu de chaque espèce présente des adaptations, des caractères qui ont été sélectionnés et conservés sur le temps long de l’évolution, et certaines de ces adaptations concernent la locomotion.

La comparaison entre l’humain actuel et le chimpanzé permet de comprendre ce concept d’adaptations locomotrices. Ces deux espèces présentent des comportements locomoteurs différents : les humains sont bipèdes de façon permanente alors que les chimpanzés pratiquent une quadrupédie au sol (appelée knuckle-walking), mais peuvent aussi moins fréquemment grimper et se suspendre aux arbres et être ponctuellement bipèdes.

On dit que les chimpanzés, à l’image d’autres primates, ont un répertoire locomoteur, une combinaison entre plusieurs modes dont la fréquence d’utilisation peut varier. Ces différences de locomotion s’illustrent dans un grand nombre de caractéristiques anatomiques, par exemple :

• à la tête, le foramen magnum, zone d’insertion de la colonne vertébrale située à la base du crâne chez l’humain se trouve à l’arrière du crâne chez les chimpanzés, indiquant une posture érigée chez les premiers, une posture quadrupède chez les seconds ;

• aux jambes, les fémurs humains sont éloignés au niveau de nos larges hanches et se rapprochent en allant vers les genoux, permettant un bon équilibre debout. À l’inverse, chez les chimpanzés, les fémurs sont parallèles ;

• les bras des chimpanzés sont plus longs que leurs jambes, permettant une meilleure capacité à la fois à grimper et à marcher à quatre pattes ;

• nos pieds présentent un système d’arches anatomiques formant une voûte plantaire. Cette voûte, absente chez les chimpanzés, est une adaptation à la marche bipède : elle agit comme absorbeur de chocs et comme levier lors de la propulsion vers l’avant.

En plus de ces analyses du squelette visibles à l’œil nu, les paléoanthropologues ont recours à des techniques virtuelles, en particulier aux analyses d’imagerie à très haute résolution afin d’étudier l’intérieur même des ossements. La structure interne des os, en particulier celle des membres (le fémur et le tibia pour la jambe et la cuisse, l’humérus pour le bras), permet par exemple d’estimer la robustesse d’un os et, par conséquent, son niveau d’adaptation pour un type de locomotion. En quelques mots, avoir son fémur (cuisse) plus robuste que son humérus (bras) témoigne par exemple d’une préférence pour un déplacement sur les jambes.

Enfin, d’autres vestiges plus rares que les ossements témoignent des comportements locomoteurs du passé : les empreintes de pieds fossiles qui capturent des moments figés dans le temps. L’observation d’empreintes permet aisément de savoir si l’individu qui les a laissés était bipède ou quadrupède. Mais les empreintes offrent également des informations sur la démarche elle-même : la distance entre les pas ou l’angle formé par le pied permettent de mettre les fossiles en mouvement.

Bipèdes mais pas que

C’est donc à partir des restes osseux et d’empreintes de pieds qu’il est possible d’étudier la locomotion des fossiles. Maintenant que la méthode est connue, nous pouvons nous intéresser à l’évolution de la locomotion des hominines, regroupant Homo sapiens et les espèces fossiles plus proches de nous que des chimpanzés, c’est-à-dire les représentants de ce qui est couramment appelé la « lignée humaine ».

Les hominines les plus anciens sont connus grâce à trois groupes : Sahelanthropus dont le célèbre Toumaï (Tchad, 7 millions d’années), Orrorin (Kenya, 6 millions d’années) et Ardipithecus (Éthiopie et Kenya, entre 6,3 et 4,4 millions d’années). L’inclusion de ces trois groupes aux hominines à la base de l’évolution humaine repose en partie sur la présence de caractères adaptés à la bipédie.

Cependant, la présence d’une bipédie fait largement débat au sein de la communauté des paléoanthropologues. En effet, notre connaissance de leur anatomie est limitée par une faible quantité de fossiles pour la plupart fragmentés et par le fait que ces fossiles montrent une « anatomie en mosaïque ». Ce terme désigne le fait qu’un individu fossile peut présenter à la fois des adaptations à la bipédie au sol et à une locomotion arboricole, une anatomie originale et inconnue chez les primates actuels et donc difficilement interprétable. Autre problème : ces adaptations semblent varier d’un groupe à l’autre, témoignant d’une diversité de comportements locomoteurs incluant une forme de bipédie chez ces premiers représentants de la lignée humaine.

Pour les espèces d’hominines plus récentes, du moins à l’échelle des temps géologiques, l’image est plus claire. Les australopithèques, connus entre 4,2 millions et 2 millions d’années en Afrique, sont un groupe bien documenté grâce à la découverte de plusieurs centaines de restes osseux.

Certaines découvertes exceptionnelles – comme le squelette de la célèbre Lucy (Éthiopie, 3,2 millions d’années), complet à 40 %, ou le squelette de Little Foot (Afrique du Sud, 3,7 millions d’années), moins connu du grand public mais complet à près de 90 %, ou encore les empreintes de pieds de Laetoli (Tanzanie, 3,7 millions d’années) – nous livrent des informations sur l’évolution de la locomotion de nos ancêtres. La morphologie de la colonne vertébrale, du bassin, de la hanche, du genou et de la cheville de Lucy et de Little Foot ainsi que les empreintes de Laetoli montrent clairement que les australopithèques étaient bipèdes, au moins en partie. Toutefois, les phalanges de mains courbées et l’orientation de l’épaule suggèrent une locomotion arboricole.

La présence de ces derniers caractères interroge les paléoanthropologues depuis plus de cinquantes ans : ces hominines pratiquaient-ils plusieurs modes de locomotion (à l’image des autres primates) ou bien ces caractères anatomiques sont-ils le résidu de l’anatomie de leurs ancêtres sans utilisation réelle ? Cette question ouvre sur une nouvelle problématique qui n’a pas encore trouvé de réponse claire : la distinction entre la capacité à effectuer un comportement et sa pratique réelle.

À côté des célèbres australopithèques, d’autres hominines comme les paranthropes ou les premiers représentants du genre Homo, comme Homo habilis, sont moins bien documentés, bien qu’ils leur soient contemporains. Plusieurs recherches ont cependant souligné que ces espèces, parfois contemporaines, différaient les unes des autres. L’image est donc complexe : des hominines différents coexistent et sont adaptés à des comportements variés. L’évolution n’est pas linéaire, elle témoigne d’une grande diversité passée.

Les derniers représentants du genre Homo ont, pendant longtemps, été considérés comme des bipèdes permanents. C’est le cas pour les Homo erectus ou les néandertaliens qui partagent la majorité des adaptations à la bipédie retrouvées chez Homo sapiens.

Toutefois, les découvertes de nouvelles espèces du genre Homo lors des deux dernières décennies montrent une diversité locomotrice y compris pour des périodes relativement récentes du point de vue de notre longue histoire évolutive.

Homo naledi, connu par près de 1 500 restes osseux représentant au minimum une vingtaine d’individus et découvert en 2013 dans la grotte de Rising Star (Johannesburg, Afrique du Sud), daté entre 330 000 et 230 000 ans, en est l’exemple parfait. Des phalanges de main courbées, une voûte plantaire du pied peu marquée… sont des caractères se rapprochant des australopithèques, alors que ces individus étaient contemporains des premiers représentants de notre espèce Homo sapiens en Afrique.

Ces caractéristiques sont surprenantes pour une date aussi récente. Elles soulèvent des doutes sur la capacité de cette espèce à se déplacer sur de longues distances, un comportement adopté par les Homo erectus, les néandertaliens et les Homo sapiens. Le constat est clair : la diversité des locomotions est restée présente jusque récemment.

L’origine de la bipédie en vue

La locomotion bipède est un élément déterminant de notre évolution, expliquant en grande partie le succès évolutif des hominines par rapport aux autres grands singes. Toutefois, la question de l’origine de la bipédie demeure.

À quoi ressemblait l’ancêtre commun aux humains et aux chimpanzés ? Était-il plus bipède que quadrupède ? Le débat reste ouvert et de nouvelles découvertes de fossiles en Europe soulèvent la question de l’apparition d’une forme de bipédie avant même l’apparition des premiers hominines. Si la question des origines reste ouverte, la diversité comportementale des hominines est désormais un fait.

Jérémy Duveau est enseignant-chercheur à l’Université de Tübingen (Allemagne) et chercheur associé au Muséum national d’Histoire naturelle. Il est membre depuis 2017 de l’International Research Network “Bipedal Equilibrium” (CNRS Ecologie & Environnement). Une partie de ses recherches ont été financées suite à l’obtention du prix de thèse de la Chancellerie des Universités de Paris en 2021. Il a également reçu des financements de la fondation Fyssen pour ses recherches en 2022 et 2023 ainsi que de l’Agence National de la Recherche pour le projet ANR-18-CE27-0010 HoBiS entre 2019 et 2024.

Quentin Cosnefroy est chercheur associé au laboratoire PACEA de Bordeaux et membre de l’International Research Network “Bipedal Equilibrium” (CNRS Ecologie & Environnement).

Il a reçu des financements de l’Agence Nationale de la Recherche pour le projet ANR-18-CE27-0010 HoBiS entre 2020 et 2024 et le projet ANR-22-CE27-0016 NeHos entre 2024 et 2026 ; ainsi que du Grand Programme de Recherche “Human Past” de l’Université de Bordeaux.

– ref. Non, nos ancêtres ne se sont pas simplement « redressés » : repenser l’évolution vers notre bipédie – https://theconversation.com/non-nos-ancetres-ne-se-sont-pas-simplement-redresses-repenser-levolution-vers-notre-bipedie-283215