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Bipédie, gros cerveau, grand-mère et forte cohésion sociale : des spécificités humaines ? – Afis Science


Au moment où ces lignes sont écrites, nous sortons d’un long confinement imposé par la crise sanitaire de la Covid-19 et observons avec anxiété les résurgences de la maladie. Bien que les conditions de ce confinement aient été très inégales (ruraux/urbains, riches/pauvres, etc.), bon nombre d’entre nous ont fait l’expérience de la difficulté à supporter un arrêt soudain, ou une régulation stricte, des relations et échanges avec les autres, la famille éloignée du foyer, les amis, les collègues… Ainsi a pu apparaître l’importance de ces contacts directs désormais bannis par les règles de « distanciation sociale ». Serions-nous, comme de nombreux chercheurs le pensent, des animaux marqués avant tout par notre socialité, forte et très particulière ? Cette socialité aurait eu de nombreux effets, directs et indirects, sur notre biologie, issus d’interactions complexes sur de nombreuses générations entre biologie et « culture » (au sens le plus large du terme 1). Cette culture et cette socialité exacerbée auraient ainsi pu jouer un rôle prépondérant dans le fait que nous sommes finalement aujourd’hui les seuls animaux à nous demander si nous sommes bien différents de tous les autres.

Ce qui fait un « Homme »

Commençons par clarifier ce point de vocabulaire assez délicat en langue française : par « Homme », on entend ici tous les humains, hommes et femmes, vivant ou ayant vécu sur terre et appartenant, comme nous, au genre Homo ou, plus largement, aux « hominines », c’est-à-dire l’ensemble des espèces, aujourd’hui sous forme de fossiles pour la plupart, appartenant à la lignée humaine. Pour faire simple, la tribu des hominines regroupe notre espèce Homo sapiens et toutes les espèces (fossiles) qui sont biologiquement plus proches de nous que nous ne le sommes de nos plus proches cousins actuels, les chimpanzés (soit de nombreuses espèces appartenant aux genres Homo, Australopithecus, Paranthropus, Sahelanthropus, Ardipithecus et Orrorin). S’il est aujourd’hui facile de distinguer sans aucune erreur possible un Homme d’un chimpanzé, il n’en va pas de même lorsqu’on s’intéresse aux fossiles, parfois très fragmentaires, couvrant les dix derniers millions d’années d’évolution de « nos ancêtres », ou plus exactement de nos cousins préhistoriques.

Homo sapiens est généralement défini comme un primate ayant une posture érigée et une marche bipède, doté de culture, fabriquant et utilisant des outils et capable d’empathie et d’émotions. H. sapiens se distingue également de ses parents vivants les plus proches par un grand cerveau par rapport à la masse corporelle et un dimorphisme sexuel – la différence de taille et de forme entre les mâles et les femelles – réduit. Cette dernière caractéristique est liée au fait que les groupes sociaux humains sont basés sur la coopération plutôt que sur la compétition entre les mâles pour l’accès aux femelles [1] ; ils diffèrent ainsi d’autres espèces de primates dans lesquelles les mâles sont beaucoup plus grands que les femelles (gorilles et orangs outans par exemple). Bien que, prises une à une, aucune de ces caractéristiques ne soit exclusive à H. sapiens, leur combinaison est en revanche unique.

Si l’on remonte dans le temps et que l’on s’intéresse aux vestiges matériels laissés par « nos ancêtres » (fossiles, outils de pierre taillée, etc.), plusieurs de ces caractéristiques sont en revanche très difficiles à identifier. Comment savoir si les australopithèques, qui vivaient en Afrique de l’Est il y a plus de 3 millions d’années, étaient capables d’empathie et d’émotion ? Quelles étaient leurs structures sociales ? Pas facile de le déterminer, puisque les seules traces connues pour ces espèces très anciennes sont des os et des dents fossiles, de très rares outils de pierre taillée (les plus anciens connus actuellement datent de 3,3 millions d’années, mais ils pourraient avoir été produits par des Kenyanthropus, des cousins encore assez mal connus des australopithèques) et quelques ossements d’animaux portant des marques liées à des activités de boucherie, par exemple le découpage de la viande…

La Fuite devant le mammouth,
Paul Jamin (1853-1903)

Pour savoir si ces fossiles anciens correspondent à la lignée humaine ou à la lignée des chimpanzés (ou d’autres grands singes), les chercheurs se reposent donc en priorité sur les caractéristiques anatomiques visibles sur les fossiles et principalement liées au type de locomotion des uns, la bipédie, et des autres, la quadrupédie et le grimper dans les arbres. En effet, la pratique de la bipédie impose toute une série de contraintes biomécaniques aux os des membres inférieurs ainsi qu’au bassin, qui présentent donc des attributs bien particuliers, sélectionnés favorablement au cours du temps dans notre lignée [2]. Pour marcher de façon efficace, il faut, pour un bipède : des jambes longues avec un pied stable au sol doté d’une voûte plantaire qui donne puissance et « rebond », des articulations très solides et contraintes au niveau de la cheville et du genou (qui réduisent l’amplitude de variation des mouvements mais assurent la stabilité de la jambe lorsque le pied est au sol), et un pelvis évasé, en forme de bassin pour assurer le maintien des viscères en posture érigée, mais assez étroit pour assurer l’efficacité biomécanique de l’articulation des jambes au niveau des hanches. On retrouve ainsi des fossiles très anciens présentant une ou plusieurs de ces caractéristiques, indiquant que certaines espèces très anciennes (par exemple Orrorin et Sahelanthropus datés de plus de 6 millions d’années) étaient probablement capables d’une bipédie au moins partielle (il semble que la plupart de ces espèces anciennes, y compris dans le genre Australopithecus, pratiquaient par ailleurs une part de locomotion arboricole importante).

Bipédie et gros cerveau : le dilemme obstétrique

Dans une perspective évolutionnaire, posséder un bassin optimisé pour la marche bipède et un « gros cerveau » sont deux attributs qui ont évolué de façon très étroitement liée dans la lignée humaine puisque c’est la bipédie qui, relâchant la plupart des contraintes biomécaniques s’exerçant sur la boîte crânienne pour assurer le port de la tête au bout de la colonne vertébrale (notre tête est quasi naturellement à l’équilibre lorsque nous sommes debout, alors que la tête des quadrupèdes doit être maintenu en permanence à l’équilibre au bout de la colonne vertébrale par de nombreux muscles et tendons enserrant la boîte crânienne), a permis une sélection favorable du caractère « gros cerveau » sur le temps long [3]. Contrairement à une idée reçue – et tenace dans l’histoire de la paléoanthropologie – ce gros cerveau dont nous sommes si fiers n’est probablement au départ qu’une conséquence due au hasard de ce changement de mode de locomotion qui est survenu bien plus tôt. Ces deux ensembles anatomiques ont évolué au cours du temps et de façon différente dans les différents genres et espèces d’hominines, mais on remarque dans le genre Homo, et tout particulièrement dans les espèces les plus récentes comme H. neanderthalensis et H. sapiens, un paradoxe étonnant : si le bassin est de plus en plus étroit pour optimiser la marche bipède, comment y faire passer la tête d’un bébé, de plus en plus grosse pour y loger un cerveau de plus en plus gros, sans que l’accouchement ne devienne trop dangereux ? Il nous faut rappeler ici que les principes de l’évolution et de la sélection naturelle sont assez simples puisque, de manière caricaturale, on peut les résumer au fait que la sélection naturelle favorise toute caractéristique permettant – toutes choses égales par ailleurs – aux individus de se reproduire plus efficacement (par exemple en dépensant moins de temps pour se nourrir ou en échappant plus facilement aux prédateurs) : cette caractéristique se retrouvera donc dans des fréquences de plus en plus grandes dans la population au fur et à mesure des générations. Pour revenir à notre bipédie et à notre « gros cerveau », ces deux attributs semblent de façon évidente « avantageux » pour les hominines. Nous ne nous étendrons pas ici sur les avantages conférés par un gros cerveau, mais c’est indéniablement, avec les réorganisations des aires cérébrales qui ont accompagné cette augmentation de volume, l’un des caractères qui a permis aux hominines de faire face à de nombreuses situations nouvelles, leur permettant notamment de sortir d’Afrique (il y a au moins deux millions d’années pour les premières excursions) en s’affranchissant des environnements de savane auxquels ils étaient initialement inféodés, et finalement de conquérir la planète entière et tous ses milieux, même les plus hostiles [3]. Mais comment est-il possible d’avoir pu concilier l’optimisation de ces deux ensembles anatomiques sur des millions d’années sans en arriver au résultat que la mortalité lors de l’accouchement soit tellement élevée (parce que la tête du bébé devenue trop grosse ne passerait plus dans un bassin devenu trop étroit) que le renouvellement des générations n’est plus assuré ? Ce paradoxe de l’évolution – et sa solution – sont identifiés dans les années 1960 par Sherwood Washburn (1911-2000) sous le nom de « dilemme obstétrical » qu’il formule ainsi : « L’adaptation à la locomotion bipède a provoqué une diminution de la taille du canal de naissance (ou canal pelvi-génital) osseux en même temps que les exigences liées à l’utilisation d’outils ont favorisé la sélection de cerveaux plus gros. Ce dilemme obstétrique a été résolu par un accouchement du fœtus à un stade de développement beaucoup plus précoce » 2 [4].

Ainsi, l’évolution a « trouvé » une solution : donner naissance à des « enfants très immatures » puisqu’il faut que la tête du bébé passe par les différents détroits pelviens avant qu’elle ne soit devenue trop grosse. Et même dans ces conditions, nous savons tous (et surtout toutes) à quel point l’accouchement humain peut être compliqué puisque, même si le bassin de la femme et la tête du bébé peuvent se déformer légèrement pour faciliter le passage, l’accouchement implique généralement une rotation intrapelvienne de la tête du bébé puisque les détroits pelviens dans lesquels elle doit successivement passer ont des orientations différentes. Tout ceci n’est pas sans risque. D’après un rapport de 2008 de l’OMS sur la mortalité maternelle en 2005, « pour une femme des pays en développement, le risque, à la naissance, de décès maternel est de 1 sur 75, contre 1 sur 7 300 dans les pays développés » [5], ce qui montre évidemment les fortes inégalités entre les pays en termes de moyens médicaux, mais aussi à quel point l’accouchement est devenu, chez H. sapiens, un processus très risqué, ce qui peut paraître paradoxal d’un point de vue évolutionnaire. Et quand tout se passe bien, nous donnons donc naissance à de « grands prématurés », c’est-à-dire des bébés totalement dépendants des parents – en tout premier lieu de la mère – et ce pendant un temps très long, le temps nécessaire à ce que le développement de l’enfant soit suffisamment avancé pour que ce dernier ait acquis une certaine autonomie. Ceci peut paraître, une fois de plus, assez surprenant et peu « avantageux » d’un point de vue évolutionnaire car l’investissement parental est particulièrement important : les mères se retrouvent accaparées par leur bébé pendant de longs mois après chaque naissance. C’est là que la forte cohésion sociale des groupes humains intervient, avec ses pratiques de partage des tâches, d’entraide et de coopération : entre femmes notamment pour s’occuper des enfants (y compris de « fratries » ne partageant pas forcément les mêmes parents biologiques), entre hommes, entre hommes et femmes et entre générations différentes (il va sans dire que nous n’aborderons pas ici les structures des sociétés contemporaines et industrialisées mais celles des groupes à économie basée sur la chasse et la collecte qui étaient les seuls existants au Paléolithique) [6, 7].

Grand-mère recoud le pantalon,
Adolf Humborg (1847-1921)

Les femmes sont également indisponibles pour la reproduction pendant une période très longue après la naissance d’un bébé par comparaison avec les autres espèces de primates et la coopération avec la génération précédente, celle des grands-parents et en particulier de la grand-mère, a pu jouer un rôle crucial dans l’évolution des hominines et la « gestion » de cette enfance prolongée. C’est ce que propose « l’hypothèse de la grand-mère » [8], qui permettrait aussi d’expliquer l’origine de la ménopause : en effet, cette caractéristique est très rare chez les mammifères et n’existe de façon certaine que chez H. sapiens et de rares espèces du groupe des cétacés [9]. Selon cette hypothèse toujours discutée et controversée, la ménopause serait une conséquence évolutionnaire de l’augmentation très forte des risques liés à l’accouchement quand l’âge de la femme augmente. Ainsi, la femme est libérée de ces risques et des contraintes liées aux grossesses et aux accouchements à un âge où elle a pourtant encore une longue période de temps à vivre, temps qu’elle peut consacrer à d’autres activités utiles au groupe et notamment prendre en charge les enfants de ses filles ou belles-filles (qui redeviennent alors disponibles pour une nouvelle grossesse) [7]. Cette hypothèse de la grand-mère part donc de l’observation et de la mise en balance des avantages et des risques liés à la reproduction chez H. sapiens et propose que la ménopause serait un processus privilégiant la reproduction des femmes jeunes, tout en assurant le développement des enfants pendant de longues années grâce à un fort investissement parental assuré d’abord par la mère, puis très rapidement par la grand-mère.

Si cette hypothèse est exacte, et alors que l’on sait maintenant que les mutations délétères dans l’ADN des spermatozoïdes s’accumulent rapidement avec l’âge chez l’homme, se pose la question de savoir pourquoi une andropause « totale » (marquant l’arrêt définitif de la capacité de reproduction comme c’est le cas chez la femme) n’a pas également été sélectionnée au cours de l’évolution dans le genre Homo. En plus du fait que la vie du père n’est évidemment pas mise en danger par l’accouchement, c’est peut-être également une fois encore l’influence sur la biologie de nos structures sociales très particulières : les hommes s’occupent peu des enfants en bas âge et le prestige social des hommes âgés peut être dans certains cas plus « avantageux » pour leur descendance que le risque biologique encouru… C’est en tout cas un autre défi pour les recherches actuelles et futures [10].

Enfance et période d’apprentissage rallongées : la clé du « succès » ?

Le coquillage,
William Bouguereau (1825-1905)

Cette enfance prolongée, pourtant contraignante en apparence, est considérée par de nombreux chercheurs non comme un handicap (encore une fois dans une perspective évolutionnaire sur le temps long), mais comme l’une des clés qui permettraient d’expliquer le succès évolutionnaire du genre Homo et notamment de l’espèce H. sapiens [11]. En effet, l’enfant bénéficierait pendant cette période rallongée de croissance et de développement, notamment du cerveau, des nombreux échanges répétés avec ses parents et les autres membres adultes du groupe pour son apprentissage, y compris de tâches complexes (comme la manufacture d’outils de pierre taillée ou en matière dure animale, la chasse, la collecte, la préparation de la nourriture, etc.).

Toutes les caractéristiques que nous avons décrites jusqu’à maintenant différencient indéniablement notre espèce, H. sapiens, de toutes les autres espèces actuelles, y compris de nos plus proches cousins les chimpanzés. Mais de nombreuses questions se posent sur la chronologie et les modalités de leur apparition dans l’évolution des hominines : ces attributs sont-ils propres à H. sapiens ? Étaient-ils déjà présents chez l’Homme de Neandertal ? Dès les origines du genre Homo ? Comme nous le savons depuis longtemps en paléontologie, les caractères n’évoluent pas tous à la même vitesse et certains sont fortement liés entre eux, même si ce n’est pas toujours de façon évidente et directe d’un point de vue biologique (un bon exemple est celui que nous avons évoqué du « gros cerveau » qui n’a été possible que comme conséquence indirecte du redressement du corps et de la locomotion bipède).

Afin d’y voir plus clair, il faut avoir en tête non pas de longues listes de caractères indépendants les uns des autres, mais une sorte de réseau de caractères, biologiques et culturels, avec des liens plus ou moins forts et plus ou moins directs sur lesquels la sélection naturelle agit et entraîne des modifications au cours du temps. Les interactions évolutionnaires entre biologie et « culture » (y compris dans ses dimensions sociales) sont la plupart du temps extrêmement délicates à mettre en évidence, mais elles sont aujourd’hui devenues l’une des problématiques phares des recherches actuelles, notamment en génétique.

Maternité
Mary Cassatt (1844-1926)

Un exemple classique est l’apparition de la persistance de la lactase chez l’Homme. La lactase est l’enzyme qui permet aux bébés mammifères de pouvoir digérer le lait et qui disparaît normalement au sevrage, sauf dans une partie de la population humaine actuelle, où des adultes peuvent consommer et digérer le lait. Ceci pourrait constituer une « particularité » de plus de notre espèce, sauf que la persistance de la lactase n’a pas du tout une distribution homogène dans la population mondiale : elle est étroitement liée aux foyers connus de domestication au Néolithique d’espèces animales produisant du lait. On pense donc que ce sont des interactions complexes entre traits biologiques (une enzyme est conservée chez l’adulte) et traits culturels (des groupes humains incorporent des quantités de lait de plus en plus importantes dans leur alimentation) qui seraient à l’origine de cette « innovation évolutionnaire » [12, 13].

Qu’en est-il de la socialité humaine, marquée par la structuration et la forte cohésion sociale des groupes ? Est-elle au moins en partie liée à cette enfance prolongée chez H. sapiens que nous avons évoquée précédemment ? Et est-elle si singulière ou était-elle déjà présente chez d’autres espèces du genre Homo ? Bien difficile de répondre à cette question car, comme nous l’avons vu, les archives paléontologiques et préhistoriques laissent bien peu d’indices sur les structures sociales des espèces humaines éteintes, surtout les plus anciennes. Les fossiles apportent cependant quelques éléments de réponse, notamment sur la maturité à la naissance et la vitesse de croissance des enfants. Ainsi, il semble que chez les australopithèques (il y a environ 3,5 à 2 millions d’années, en Afrique de l’Est et du Sud) la forme du bassin de ces hominines à la fois arboricoles et bipèdes permettait le passage de la tête du bébé à un stade de développement avancé puisque la taille du cerveau était relativement réduite chez ces espèces (400 à 500 cm3 chez l’adulte contre 1 000 à 2 000 cm3 chez H. sapiens), mais que le développement du cerveau était « déjà ralenti » par comparaison aux grands singes [14]. Pour les espèces les plus anciennes du genre Homo (par exemple H. habilis et H. erectus), on ne dispose à l’heure actuelle que de trop peu de fossiles (notamment de bassins d’individus adultes et de crânes d’enfants) pour pouvoir se prononcer.

En revanche, la situation est bien différente pour notre plus proche cousin préhistorique, H. neanderthalensis, dont la taille du cerveau, à l’âge adulte, était très importante (en moyenne plus élevée que la nôtre actuellement). Si de nombreuses questions restent en suspens sur les comparaisons entre bassins de femmes et têtes d’enfants néandertaliens, des éléments de réponse très importants sont venus ces dernières années de l’étude de la croissance des dents. Grâce aux méthodes d’imagerie médicale à haute résolution (en particulier de type synchrotron) appliquées à des dents d’enfants néandertaliens, des chercheurs ont pu constater que leur croissance était plus rapide et qu’en moyenne ceux-ci naissaient à des « âges » (stades de développement) plus avancés que chez H. sapiens. On retrouve dans la structure interne de l’émail dentaire les microstructures qui se forment chaque jour lors de la croissance des dents, ainsi que la « ligne néo-natale » (pour les dents qui commencent à se former in utero) qui correspond à l’accouchement ; on peut ainsi calculer le stade de développement ou le temps de gestation du bébé au moment de la naissance [15, 16]. Il semblerait donc pour l’instant que cette grande immaturité des enfants à la naissance serait propre à H. sapiens et, avec ses conséquences bénéfiques sous la forme d’une période d’apprentissage extrêmement rallongée permettant une meilleure transmission des savoirs et des techniques de génération en génération, elle pourrait indiquer selon certains chercheurs que les premiers H. sapiens aient eu un « avantage culturel » sur leurs contemporains néandertaliens et donc un plus grand succès dans leur expansion démographique et géographique.

Ce sont aujourd’hui des problématiques de recherche fascinantes et prometteuses, mais les indices sont encore ténus. On peut espérer que les découvertes futures permettront de mieux comprendre l’évolution de ces caractéristiques sur le temps long chez les hominines et en particulier chez les espèces récentes du genre Homo, notamment celles qui étaient contemporaines de notre propre espèce et qui se sont éteintes très récemment à l’échelle des temps préhistoriques. Ceci pourrait nous permettre de mieux comprendre si nous sommes effectivement une espèce différente de toutes les autres et si oui, en quoi exactement… et peut-être même un jour comprendre pourquoi, alors que pendant toute la préhistoire des espèces et parfois des genres d’hominines différents ont coexisté, nous sommes aujourd’hui la seule espèce d’Hommes vivant sur Terre.

Références



1 | Apicella CL, Silk JB, “The evolution of human cooperation”, Curr Biol, 2019.
2 | Ruff CB, “Biomechanics of the hip and birth in early Homo”, Am J Phys Anthropol, 1995.
3 | McHenry HM, Coffing K, “Australopithecus to Homo : Transformations in Body and Mind”, Ann Rev Anthropol, 2000.
4 | Washburn SL, “Tools and Human Evolution”, Sci Am, 1960.
5 | Organisation Mondiale de la Santé (Éd.), « Mortalité maternelle en 2005 : estimations de l’OMS, l’UNICEF, l’UNFPA et la Banque Mondiale », 2008.
6 | Gopnik A et al., “Introduction to special issue : ‘Life history and learning : how childhood, caregiving and old age shape cognition and culture in humans and other animals’”, Phil Trans Royal Soc B, 2020.
7 | Sear R, Mace R, “Who keeps children alive ? A review of the effects of kin on child survival”, Evol Hum Behav, 2008.
8 | Hawkes K et al., “Grandmothering, menopause, and the evolution of human life histories”, PNAS, 1998.
9 | Ellis S et al., “Postreproductive lifespans are rare in mammals”, Ecol Evol, 2018.
10 | Jónsson H et al., “Parental influence on human germline de novo mutations in 1,548 trios from Iceland”, Nature, 2017.
11 | Hawkes K, 2020, “Cognitive consequences of our grandmothering life history : cultural learning begins in infancy”, Phil Trans Royal Soc B, 2020.
12 | Ingram CJE et al., “Lactose digestion and the evolutionary genetics of lactase persistence”, Hum Gen, 2009.
13 | Segurel L et al., “Why and when was lactase persistence selected for ? Insights from Central Asian herders and ancient DNA”, PLOS Biol, 2020.
14 | Alemseged Z et al., “A juvenile early hominin skeleton from Dikika, Ethiopia”, Nature, 2006.
15 | Ramirez Rozzi FV, Bermudez de Castro JM, “Surprisingly rapid growth in Neanderthals”, Nature, 2004.
16 | Smith TM et al., “Dental evidence for ontogenetic differences between modern humans and Neanderthals”, PNAS, 2010.

1 Voir la définition de l’Unesco :« Dans son sens le plus large, la culture peut aujourd’hui être considérée comme l’ensemble des traits distinctifs, spirituels, matériels, intellectuels et affectifs, qui caractérisent une société ou un groupe social. »

2 Traduction de l’auteur.



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