Thèse soutenue

Caractérisation de l'endostructure et des propriétés biomécaniques de la diaphyse fémorale : la signature de la bipédie et la reconstruction des paléo-répertoires posturaux et locomoteurs des hominines

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Auteur / Autrice : Laurent Puymerail
Direction : Roberto MacchiarelliFrançois Marchal
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de la nature et de l'homme. Paléontologie humaine
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris ; 1995-....)
Jury : Président / Présidente : José Braga
Examinateurs / Examinatrices : Gilles Bérillon, Paul O'Higgins, Stéphane Peigné
Rapporteurs / Rapporteuses : Brian Richmond, Erik Trinkaus

Résumé

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La reconstruction des modes posturo-locomoteurs des premiers hominines est au coeur des débats paléoanthropologiques. Dans ce cadre, le fémur contient des marqueurs externes, mais également internes, permettant de contribuer à cette problématique. En effet, dans les limites imposées par des contraintes développementales et rhéologiques, l'agencement endostructural des os longs est en adéquation avec les patrons fonctionnels de stress. Ainsi, les variations topographiques d'épaisseur du tissu compact reflètent la nature, la direction, l'intensité et la fréquence des charges biomécaniques. Par conséquent, en prenant en compte les spécificités de nature morpho-structurale et fonctionnelle et les variations de taille, des différences dans les modèles de distribution de l'os cortical le long de la diaphyse fémorale sont attendues en fonction des comportements posturo-locomoteurs. Grâce à des techniques (i) d'analyse des propriétés géométriques de section, (ii) de cartographie morphométrique et (iii) d’analyse par éléments finis appliquées au registre (micro)tomographique d'un échantillon de 63 fémurs de catarrhiniens actuels, nous avons mis en évidence des modèles différents dans la signature endostructurale en relation à la bipédie (Homo), au mode ''knuckle-walking'' (Pan et Gorilla) et à la quadrupédie terrestre (Papio). A titre comparatif et pour validation méthodologique, nous avons aussi considéré la signature d'un brachiateur-suspenseur de grande taille (Pongo), du macaque japonais entraîné à la bipédie (M. Fuscata) et de quatre mammifères carnivores terrestres. Dans la perspective d'apporter des éléments quantitatifs de référence à la reconstruction des paléo-répertoires posturaux et locomoteurs des catarrhiniens, notre protocole analytique a été appliqué à une sélection des diaphyses fémorales d'hominines fossiles (genres Homo et Orrorin). Les résultats confirment la cohérence chrono-spatiale de la signature fonctionnelle du ''groupe locomoteur bipède'' et l'individualité dans l'agencement morpho-structural cortical qui caractérise la diaphyse fémorale de Orrorin par rapport aux hominidés actuels.