Le développement des proportions métaphysaires chez les hominoïdes : croissance et influence de la locomotion

Dans le cadre de ce mémoire, les relations entre morphologie, locomotion et croissance chez les hominoïdes sont analysées sous l'angle des proportions métaphysaires et de leur acquisition. Plusieurs niveaux d'analyse — intermembre, supérieur et inférieur — sont abordés dans une perspective ontogénique. La masse corporelle et la direction des charges influencent la morphologie des surfaces articulaires et métaphysaires mais aussi leur développement. Les charges étant dépendantes du mode locomoteur et celui-ci se modifiant en fonction de l'âge, on tente de voir à quel(s) moment(s) les changements proportionnels ont lieu et pourquoi ils apparaissent. Des mesures linéaires ont été recueillies sur l'humérus, le radius, le fémur et le tibia sur un échantillon squelettique des espèces H. sapiens, P. troglodytes, G. gorilla et P. pygmaeus. À partir de ces mesures et du calcul de certains ratios, des comparaisons intra et interspécifiques ont été réalisées. Les différences les plus significatives entre les espèces se dévoilent au niveau intermembre et sont relatives aux différents pourcentages d'utilisation des membres supérieurs ou inférieurs. Au sein des espèces, les résultats révèlent une similarité dans les réactions des surfaces métaphysaires au niveau intermembre, supérieur et inférieur. Les changements proportionnels ont lieu entre les stades 0 et 1 pour H. sapiens (première marché indépendante), entre les stades 2 et 4 pour P. troglodytes (majorité du poids corporel soutenue par les membres inférieurs) et entre les stades 3 et 5 pour G. gorilla (taille adulte et quadrupédie très majoritaire). Pour P. pygmaeus aucun stade en particulier n'a été ciblé par les analyses et cela concorde avec l'homogénéité de ses modes de locomotion employés au cours de la vie. Les différences proportionnelles répondent à des changements locomoteurs majeurs. Australopithecus afarensis est intermédiaire entre H. sapiens et les grands singes pour de nombreuses comparaisons. Au niveau du genou, les plus jeunes individus A. afarensis ne montrent pas de morphologie bipède, similaire aux humains.

Age and species related variation in the development of growth plates of the knee and implications for the locomotion of Australopithecus afarensis

Comprendre l'évolution de la bipédie est un élément essentiel à la recherche en paléoanthropologie, car ce comportement est le trait le plus important utilisé pour identifier les fossiles comme appartenant à la lignée des hominines. La topographie de la surface infradiaphysaire du fémur et du tibia pourrait donner un aperçu du comportement locomoteur des espèces fossiles, mais n'a pas été étudiée de façon approfondie. Ce trait reflète directement les différences dans la locomotion, puisque la surface change de topographie pour mieux résister aux charges encourues par les mouvements réguliers. Le plan infradiaphysaire du fémur chez les humain est relativement plat, tandis que la surface est plus irrégulière chez les grands singes. Dans ce projet, les métaphyses du genou ont été étudiées d’une manière quantifiée afin de percevoir les différences entre espèces et mieux comprendre le développement ontogénique de ces traits. Les angles formés par les protrusions et les creux de ces surfaces ont été mesurés à partir de points de repère enregistrés en trois-dimensions sur les métaphyses du genou chez les humains, chimpanzés, gorilles, et orangs-outans, et chez trois fossiles Australopithecus afarensis, afin d’observer de l’effet de facteurs tel le stade de croissance et l’appartenance à une espèce sur la topographie des plaques de croissance du genou. Les angles d’obliquité du fémur et du tibia ont aussi été mesurés et analysés. Les résultats ont révélé que le stade développemental et l’appartenance à une espèce et, par association, le mode de locomotion, ont un effet significatif sur les métaphyses du genou. Il a également été constaté que les mesures d'Australopithecus afarensis chevauchent les valeurs trouvées chez les humains et chez les grands singes, ce qui suggère que cette espèce avait possiblement conservé une composante arboricole dans son comportement locomoteur habituel.

Mechanical analysis of infant carrying in hominoids

In all higher nonhuman primates, species survival depends upon safe carrying of infants clinging to body hair of adults. In this work, measurements of mechanical properties of ape hair (gibbon, orangutan, and gorilla) are presented, focusing on constraints for safe infant carrying. Results of hair tensile properties are shown to be species-dependent. Analysis of the mechanics of the mounting position, typical of heavier infant carrying among African apes, shows that both clinging and friction are necessary to carry heavy infants. As a consequence, a required relationship between infant weight, hair-hair friction coefficient, and body angle exists. The hair-hair friction coefficient is measured using natural ape skin samples, and dependence on load and humidity is analyzed. Numerical evaluation of the equilibrium constraint is in agreement with the knuckle-walking quadruped position of African apes. Bipedality is clearly incompatible with the usual clinging and mounting pattern of infant carrying, requiring a revision of models of hominization in relation to the divergence between apes and hominins. These results suggest that safe carrying of heavy infants justify the emergence of biped form of locomotion. Ways to test this possibility are foreseen here.

Kinematics and Energetics of Nut-Cracking in Wild Capuchin Monkeys (Cebus libidinosus) in Piaui, Brazil

Wild bearded capuchins (Cebus libidinosus, quadrupedal, medium-sized monkeys) crack nuts using large stones. We examined the kinematics and energetics of the nut-cracking action of two adult males and two adult females. From a bipedal stance, the monkeys raised a heavy hammer stone (1.46 and 1.32 kg, from 33 to 77% of their body weight) to an average height of 0.33 m, 60% of body length. Then, they rapidly lowered the stone by flexing the lower extremities and the trunk until the stone contacted the nut. A hit consisting of an upward phase and a downward phase averaged 0.74 s in duration. The upward phase lasted 69% of hit duration. All subjects added discernable energy to the stone in the downward phase. The monkeys exhibited individualized kinematic strategies, similar to those of human weight lifters. Capuchins illustrate that human-like bipedal stance and large body size are unnecessary to break tough objects from a bipedal position. The phenomenon of bipedal nut-cracking by capuchins provides a new comparative reference point for discussions of percussive tool use and bipedality in primates. Am J Phys Anthropol 138:210-220, 2009. (C) 2008 Wiley-Liss, Inc.