Notre vision des modes de vie aux débuts de l’humanité est souvent influencée par les peintures rupestres ; mais les représentations précises et spécifiques d’humains sont en fait relativement récentes. Pour mieux comprendre la manière dont ceux-ci se déplaçaient, il vaut mieux se pencher sur leurs os, et les analyser en regard de ce que l’on sait de l’ossature des sportifs actuels !

Regarder notre passé nous pousse parfois à nous comparer à nos ancêtres, à mesurer la distance qui nous sépare d’eux, que ce soit sur un plan comportemental ou sur un plan physique. De multiples travaux de recherches ont montré qu’avant la généralisation de l’agriculture, les humains étaient très mobiles, c’est-à-dire qu’ils effectuaient des déplacements fréquents et/ou longs afin d’exploiter leur territoire pour se nourrir et trouver des matières premières pour confectionner des outils. Mais auraient-ils pu courir plus vite ou plus longtemps que nos athlètes ? À quel point étaient-ils actifs ? Pouvons-nous quantifier leurs efforts ?

Si répondre directement à certaines questions est difficile, nous pouvons les détourner et nous demander à quel point l’activité physique des hommes et femmes préhistoriques depuis des centaines de milliers d’années a impacté la structure de leurs os, en particulier ceux des jambes. L’os, par son adaptation au cours de la vie, révèle d’une certaine manière les efforts consentis par un individu : plus il se renforce, plus l’activité était importante.

Plus précisément, nous cherchons à savoir comment une « simple » marche, même chez des personnes très mobiles, a pu induire un renforcement des os si remarquable chez certains de nos ancêtres.

L’utilisation des scanners permet d’étudier avec précision la structure interne des os des humains actuels et passés. C’est sur le terrain de l’analyse géométrique des os que se jouera cette rencontre à travers le temps. Bien utilisée, la géométrie des sections osseuses, qui intègrent des diamètres internes et externes, permet d’évaluer la robustesse (c’est-à-dire le renforcement) et la forme des os et faire le lien avec la mobilité d’un individu. Voyons cela en détail.

L’activité physique modifie les os

L’ingénierie mécanique enseigne que les propriétés géométriques d’une structure rendent compte des propriétés mécaniques. De fait, les diamètres externes et internes de la section diaphysaire d’un os permettent d’évaluer la rigidité et la résistance de celui-ci. Plus la diaphyse d’un os aura des diamètres externes et une épaisseur corticale élevés plus elle sera résistante.

Quand nous imaginons notre squelette, nous sommes tentés de le percevoir comme une structure rigide et stable. Pourtant, l’os est une matière vivante tout au long de la vie, qui se renouvelle et s’adapte aux contraintes habituellement subies. Par exemple, quand nous marchons, nous exerçons une pression sur nos os, nous les fléchissons et les tordons un peu. En conséquence, à la différence de l’acier, l’os réagit aux contraintes en se renforçant ou s’allégeant. Cette adaptation est d’autant plus efficace si vous êtes jeune. L’os ne s’adaptera pas si un type de contraintes se produit rarement ou si les changements d’intensité dans nos activités physiques sont trop faibles.

Les recherches menées sur les sportifs ont été d’une aide précieuse pour savoir si les variations de sollicitations de nos membres induisaient des variations de la structure osseuse au long de la vie.

Dès les années 70, les travaux réalisés sur les bras des joueurs et joueuses de tennis ont montré une asymétrie élevée en faveur de l’humérus du bras dominant, celui qui tient la raquette. L’augmentation du diamètre de la diaphyse entraîne une plus grande robustesse pour l’humérus du bras dominant, c’est-à-dire une plus grande résistance. Le bénéfice osseux dû à des contraintes générées par le sport peut même dans certains cas perdurer encore 30 ans après l’arrêt d’une pratique sportive.

Désormais, nous savons qu’une activité physique régulière va engendrer des contraintes récurrentes sur un os, et que celui-ci va s’adapter en changeant sa géométrie (taille et forme). Ainsi, en faisant le cheminement inverse, l’étude de la géométrie des os de la jambe serait un moyen de nous renseigner sur la manière de se déplacer de leur propriétaire. Bien entendu, il faut être très prudent lors de ce type d’interprétation. Par exemple, au-delà des multiples facteurs qui peuvent influer sur la structure osseuse, la structure observée chez un adulte préhistorique résulterait en partie de son activité à un jeune âge, à une époque où son os était plus réactif aux stimuli mécaniques.

De la structure des os au comportement des Homo heidelbergensis et des Homo sapiens anciens

Lorsque nous nous intéressons aux os des jambes des espèces humaines anciennes appartenant au genre Homo, c’est en particulier pour comprendre leur mobilité : nous voulons savoir s’ils marchaient beaucoup (haut niveau de mobilité), sans toutefois définir une fréquence de déplacement et une distance journalière. Nous évaluons aussi le type de terrain parcouru, sachant qu’un terrain plat ou avec des reliefs impactera différemment les os. Plus la marche est fréquente et intense, plus le terrain pratiqué est irrégulier, et plus les os subiront de fortes contraintes et se renforceront.

En 2023, nous avons publié nos recherches sur la mobilité d’une femme d’une ancienneté de 24 000 ans provenant de la grotte de Caviglione (Ligurie, Italie). D’après la topographie du lieu de la découverte, cette femme Homo sapiens avait la possibilité de se déplacer à la fois sur des terrains à fort dénivelé et sur des terrains plats, le niveau de la mer étant bien plus bas qu’aujourd’hui. Les résultats ont montré le très haut niveau de mobilité pratiqué par cette femme grâce à ses fémurs et tibias et l’adaptation de ses os à des déplacements fréquents en terrain montagneux grâce à ses fibulas.

Plus précisément, nous avons mis en évidence une robustesse extrêmement élevée des fibulas de cette femme par comparaison à ses contemporains, mais aussi au regard des joueurs de hockeys sur gazon, dont la pratique se caractérise par une grande mobilité de la cheville. Ces résultats suggéreraient la présence d’une activité préhistorique très intense sur des terrains irréguliers. Ce type de terrain implique des mouvements variés de la cheville, et notamment des mouvements latéraux fréquents d’une plus grande amplitude que sur terrain plat, amenant la fibula à supporter plus de poids et donc à se renforcer.

À 450 000 ans, nous observons également une robustesse très élevée des fibulas humaines, associée à un fort étirement de la diaphyse du tibia (Caune de l’Arago, Tautavel). Cela plaide pour un haut niveau de mobilité et des déplacements récurrents des Homo heidelbergensis à la fois dans la plaine et sur les reliefs aux alentours de la grotte de Tautavel.

Une robustesse qui questionne

Les forts renforcements observés chez certains Homo heidelbergensis et Homo sapiens anciens, aussi bien des femmes que des hommes, au regard de sportifs confirmés contemporains, sont très étonnants sachant que les hommes préhistoriques sont avant tout des marcheurs et que les contraintes les plus élevées s’exercent sur les os lors de la course à pied.

La robustesse naturellement plus élevée d’un individu préhistorique, c’est-à-dire acquise génétiquement, pourrait expliquer certains des résultats. En étudiant la robustesse relative de la fibula (qui prend en compte pour chaque individu le rapport de résistance entre sa fibula et son tibia), nous éliminons l’influence de ce type de facteurs génétiques sur nos résultats, partant du postulat qu’une robustesse naturellement élevée toucherait autant ces deux os. Pourtant, ce rapport (fibula versus tibia), déterminant pour comprendre les mouvements de la cheville, donne l’un des résultats les plus remarquables pour le squelette de Caviglione (24 000 ans). Il met en exergue la robustesse relative très élevée de ses fibulas.

L’ensemble des résultats plaide pour une influence multifactorielle sur la structure osseuse et par notamment l’impact significatif d’une activité non négligeable et continue au cours de la vie. Un haut niveau de mobilité dès un très jeune âge, lorsque l’os est particulièrement réactif aux stimuli mécaniques, associé à des déplacements en montagne, ou sur d’autres terrains irréguliers, voire à la pratique de la course à pied, pourrait expliquer une telle robustesse à l’âge adulte chez des individus ayant vécu entre 500 000 ans et 20 000 ans.

Pour en savoir plus, retrouvez l’auteur dans le documentaire d’Emma Baus « Tautavel, vivre en Europe avant Neandertal » le 28 novembre 2024 sur France 5 dans l’émission Science grand format.

Tony Chevalier a reçu des financements de l'université de Perpignan via Domitia (UPVD, Bonus Qualité Recherche) et de la fondation UPVD.