Bipédie

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La bipédie est un mode de locomotion terrestre (en) par lequel un organisme se meut préférentiellement sur deux membres postérieurs. Il s'agit de l'une des caractéristiques physiques d’Homo sapiens, il la partage avec d'autres espèces mais sa bipédie a ceci de particulier qu'elle est permanente comme chez certains dinosaures disparus ou actuels comme les oiseaux. Un animal ou une espèce est considéré (ou dit) bipède s'il passe autant ou plus de temps sur deux membres postérieurs que par tout autre moyen lorsqu'il marche ou court.

La bipédie chez les animaux[modifier | modifier le code]

Une autruche, l'un des animaux bipèdes les plus rapides.

La bipédie caractérise également les oiseaux ainsi que certains dinosaures. Elle est également envisagée pour certains marsupiaux tels que les kangourous et les rats-kangourous, même si ces animaux utilisent deux pattes ainsi que leur queue comme points d'appui lorsqu'ils se tiennent érigés. L'ensemble des catarrhiniens[1] (c'est-à-dire les primates les plus proches de l'homme d'un point de vue phylogénétique, incluant en autres les chimpanzés, les gibbons, les macaques, les babouins, etc.) et quelques autres espèces de mammifères, tel le pangolin géant, adoptent occasionnellement mais spontanément la bipédie posturale et pour leurs déplacements.

Une forme de bipédie tout à fait singulière a également été observée chez deux espèces de poulpe, Amphioctopus marginatus et Abdopus aculeatus. Ces animaux semblent marcher au fond de l'eau sur deux de leurs tentacules, les autres étant repliés pour tromper les prédateurs en simulant l'apparence d'algues ou de noix de coco[2],[3].

Dans certaines circonstances, des animaux habituellement quadrupèdes peuvent aussi adopter une station bipède[4]. Le suricate et certains chiens de prairie américains, les marmottes, les ours, peuvent se tenir ou se déplacer debout de manière prolongée. Le lézard Jésus-Christ ou basilic (Basiliscus plumifrons) est susceptible de courir sur l'eau sur de courtes distances[5].

La bipédie humaine et son origine[modifier | modifier le code]

Homo sapiens est le bipède le plus répandu sur Terre. Il a des origines communes avec les grands singes actuels : l'orang-outan, le gorille et les chimpanzés qui sont également capables de se mouvoir sur leurs deux membres postérieurs.

Se pose la question du développement de la bipédie chez les hominiens.

On pense aujourd'hui que la bipédie est une exaptation. En effet, le « répertoire locomoteur [des grands singes], sélectionné pour la suspension sous les branches et le grimper vertical le long d'un tronc d'arbre admet un autre type de locomotion occasionnel, non sélectionné : la bipédie »[6],[7]. Par la suite, cette aptitude s'est révélée avantageuse en milieux dégagés ou semi-aquatiques et a été favorisée par les processus de sélection. Elle s'est ainsi progressivement perfectionnée pour gagner en efficacité[8].

Les premiers homininés ont des pieds préhensiles (par l'hallux qui devient opposé par migration proximale au cours de la croissance fœtale), pratiquant la bipédie occasionnelle. La biologiste de l'évolution Christine Tardieu, spécialiste de morphologie fonctionnelle et biomécanique, rappelle que l'humain n'est pas né bipède ; il l'est devenu par différentes adaptations : migration du trou occipital, en arrière de la tête dans le prolongement de la colonne vertébrale chez les quadrupèdes, vers le centre, sous le crâne[9] ; colonne vertébrale avec quatre courbures spécifiques ; raccourcissement et élargissement du bassin ; perte de la capacité préhensile du pied (l'hallux reste aligné chez le fœtus humain, ce phénomène est appelé pédomorphose)[10]. Des études récentes montrent que le dimorphisme sexuel des vertèbres lombaires de l'humain moderne se retrouve chez d'anciens hominiens comme l'Australopithecus africanus. Ce dimorphisme a été analysé comme une adaptation des femelles bipèdes pour mieux supporter la charge durant la grossesse[11],[12].

La bipédie s'est affirmée bien avant le développement de notre boite crânienne et l’usage d'outils[13],[14]. Des fossiles d'australopithèques datant de 4 millions d'années[15] révèlent une adaptation à la bipédie, alors que Sahelanthropus a probablement marché sur ses deux jambes il y a sept millions d'années[16]. La date généralement admise pour la séparation entre la lignée des chimpanzés et celle des hominines est comprise entre 9 et 5 millions d'années. Peu de fossiles de cette période ont été mis au jour.

Il y a au moins douze hypothèses différentes pour expliquer comment la bipédie s'est développée chez nos ancêtres. Ces différentes hypothèses ne sont pas nécessairement exclusives les unes des autres : différentes pressions sélectives ont pu favoriser le développement de la bipédie humaine.

C'est ainsi que l'humain est devenu un chasseur performant grâce à son endurance à la course, lui permettant notamment de pratiquer la chasse à l'épuisement. Mais il est important de distinguer l'adaptation à la marche bipède de l’adaptation à la course, qui s'est produite plus tardivement.

La bipédie apprise dans l'eau[modifier | modifier le code]

Publiée pour la première fois en 1960 par Sir Alister Hardy FRS, la Théorie du primate aquatique a été récemment relancée par l'accumulation d'études et de preuves (photos, films) de provenances variées, montrant des singes marchant dans l'eau. La plupart des particularités de la physiologie humaine seraient courantes chez les mammifères aquatiques et très rares chez ceux terrestres. Nos ancêtres auraient donc vécu pendant longtemps en habitat inondé, semi-aquatique, ce qui résoudrait la majeure partie des questions de physiologie humaine restées jusque-là sans réponse. Le début de ces évolutions serait contemporain de la divergence entre les grands singes et les humains.

Toutefois cette hypothèse reste controversée parmi les paléoanthropologues.

Hypothèses géographiques de la bipédie : théorie de la savane ou du relief[modifier | modifier le code]

L'hypothèse de la savane a longtemps été la théorie la plus couramment acceptée et enseignée. On la relie souvent à celle de la Main Outil.

L'ancêtre de l'homme aurait appris à marcher parce que la forêt reculait au profit de la savane. Mis à part le fait qu'il n'y aurait plus eu d'arbres sur lesquels grimper, la station debout aurait alors eu de multiples avantages :

  • surveillance du territoire au-dessus des hautes herbes ;
  • meilleure régulation de la température du corps, la position debout présentant moins de surface au soleil et plus de surface au vent ;
  • l'absence de pilosité serait également apparue pour aider à la régulation de la température (moins de couverture pour le corps) ;
  • transport d'outils et/ou armes, imposé par le nomadisme de la vie de savane (Hypothèse de la Main Outil) : la mâchoire chez l'homme ne suffit plus à transporter la nourriture et à la mettre à l'abri comme chez certains félins.

Certains arguments ont été avancés contre cette théorie : si les traits distinctifs des humains viennent de l'adaptation à la savane, on devrait trouver au moins certaines de ces adaptations chez d'autres mammifères de la savane[10]. Cependant, on n'en retrouve aucune parmi ceux-là, même chez les autres descendants d'ancêtres communs, comme les vervets, les babouins ou d'autres. Aucun autre animal de la savane n'a évolué vers une absence de pilosité pour réguler sa température : les poils fournissent au contraire une protection contre le soleil. Ils sont essentiels pour les primates quel que soit leur environnement : les jeunes en bas-âge s'accrochent à eux pendant que leur mère vaque à ses occupations.

Une autre objection est que la position debout en zone découverte expose davantage à d'éventuels prédateurs et que la taille des premiers hominidés ne dépasse pas celle des herbes de la savane.

Inversement, les ancêtres de l'humain vivant au Pliocène dans la vallée du grand rift, caractérisé par son relief accidenté (colline, falaise, montagne, gorge) qui offre de nouveaux abris et des pièges naturels pour les proies, auraient pu renoncer à l’arboricolisme et adopter la marche bipède pour escalader ces reliefs, utilisant une ou deux mains pour se stabiliser : c'est la théorie du relief[17]. Plusieurs objections peuvent être opposées à cette théorie : elle ne se limite qu'à la vallée du grand rift alors que de tels reliefs accidentés sont plutôt rares ; des hominiens plus anciens comme Toumaï (-7 Ma) et Orrorin (-6 Ma) ont déjà une pratique de la bipédie[18].

La bipédie acquise dans les arbres[modifier | modifier le code]

De nombreuses observations corroborent les faits : les chimpanzés (Pan troglodytes), qui passent moins de 2% de leur temps debout à l'âge adulte [19], le font principalement dans les arbres pour se nourrir, selon une étude réalisée par Kevin Hunt et publiée dans les années 90 (61% des bipédies sont arboricoles et 39% sont terrestres)[20]. Ces observations ont par la suite été confortées par l'étude de Craig Stanford[21] qui observa un grand nombre de comportements bipèdes dans un contexte arboricole chez les chimpanzés vivant dans la "forêt impénétrable de Bwindi" en Ouganda. Par ailleurs, d'autres études ont également montré cette tendance chez d'autres espèces de primate, et notamment chez l'orang-outan qui pratique une quantité importante de bipédie dans les arbres (7.3% de l'ensemble de son répertoire locomoteur)[22]. Dans ce contexte, l'équipe anglaise de Susannah Thorpe et Robin Compton a proposé que la bipédie humaine pourrait découler d'une bipédie initialement adaptée pour la vie dans les arbres[23]. En effet, la bipédie arboricole permet à l'orang-outan d'accéder aux branches plus flexibles dans les arbres (où se trouve de la nourriture). De plus, ces animaux réagissent à cette flexibilité du substrat en augmentant l'extension du genou et de la hanche (soit une forme de bipédie plus proche de celle de l'homme), alors que les primates non-humains pratiquent généralement une bipédie fléchie (appelée "bent-hip, bent-knee"). Notons cependant que ces bipédies arboricoles sont principalement des bipédies assistées, c'est-à-dire avec les bras favorisant grandement le maintien de l'équilibre. On est donc bien loin de la bipédie terrestre dont le maintien est le résultat de processus dynamiques dont les accélérations et décélérations des segments corporels au niveau des articulations compromettent la stabilité dans les 3 dimensions.

La théorie de l'alimentation en position accroupie[modifier | modifier le code]

Cette théorie a été défendue en 2003 par le zoologue Jonathan Kingdon. Des modifications anatomiques seraient apparues initialement dans un autre but que la bipédie. Cette préadaptation à la bipédie serait principalement liée à la facilitation d'une alimentation en position accroupie (ramassage d'insectes, de vers...) par le changement des pieds devenus plus plats[24].

La théorie du transport de nourriture ou d'outils[modifier | modifier le code]

Selon cette théorie, la bipédie aurait été favorisée car elle permet de continuer à se déplacer quand on brandit un outil[25]. Gordon Hewes suggère en 1961 que les hominiens se seraient redressés pour porter de la nourriture ou des outils dans leurs mains[26],[27].

La théorie de la sélection sexuelle[modifier | modifier le code]

Cette théorie a été proposée par l'anthropologue Maxime Sheets-Johnstone[28]. La position debout aurait permis aux mâles de montrer leur pénis et, à l'inverse, aux femelles de cacher leurs organes génitaux.

Richard Dawkins reprend cette idée de sélection sexuelle, mais en faisant simplement de la position debout un avantage dans la reproduction parce qu'elle serait devenue attractive pour les femelles et objet d'imitation plus ou moins réussie chez les mâles, en fonction de leurs aptitudes[29].

Théorie de la bipédie initiale[modifier | modifier le code]

La pertinence de cette section est remise en cause, considérez son contenu avec précaution. En discuter ? (09/05/2017)
Article détaillé : Théorie de la bipédie initiale.

Les tenants de la théorie de la bipédie initiale considèrent que les premiers mammifères étaient bipèdes et que ce caractère anatomique se serait maintenu dans la lignée humaine, tandis que la plupart des autres lignées, y compris celle des singes, développaient un mode de locomotion quadrupède.

Cette théorie est aujourd'hui un concept radical que la plupart des scientifiques n'acceptent pas[30].

La bipédie en économie d'énergie[modifier | modifier le code]

Certains pensent que la bipédie permet d'économiser de l'énergie lors de la marche pour chercher des aliments, comme le suggère l'étude comparative entre la marche bipède humaine et la locomotion sur les articulations de chimpanzés (consommation énergétique humaine correspondant à un 1/4 de l'énergie nécessaire aux chimpanzé)[31],[32].

Quel est le premier hominidé bipède ?[modifier | modifier le code]

Le squelette d'un hominidé datant de 3,8 à 4 Ma a été découvert en Éthiopie. Cela fait de ce dernier le plus ancien connu si l'on exclut Orrorin tugenensis et Sahelanthropus tchadensis. Cette découverte a été annoncée par l'équipe du paléontologue américain Bruce Latimer en 2005[33].

Le lieu de la découverte est situé à 60 km de celui où avait été trouvé en 1974 la célèbre Lucy, dans le nord-est éthiopien. Ce lieu a été inondé il y a 7 Ma, devenant la Mer d'Afar. On a retrouvé avec Lucy des fossiles de crocodiles, de tortues de mer et de pinces de crabes, le tout au bord d'une plaine inondable près de ce qui à l'époque était la côte de l'Afrique. Les habitants se seraient retrouvés soudainement dans des environnements semi-aquatiques variés : forêts inondées, marais, mangroves, lagons, etc.

Plus tard, leurs descendants ayant acquis des caractéristiques adaptées à la vie aquatique seraient retournés sur le continent et auraient remonté le Nil vers le sud. On a trouvé plus au sud des fossiles d'autres Australopithèques, plus récents et presque toujours près de milieux aquatiques.

D'un autre côté, Richmond et Détroit affirment prouver que Lucy était encore en partie quadrupède :

« Ici nous apportons la preuve que des fossiles attribués à Australopithecus anamensis (KNM-ER 20419) et Australopithecus afarensis (AL-288-1 ou Lucy) conservent une morphologie spécialisée du poignet associée à une forme de quadrupédie. La morphologie distale du radius diffère de celle des derniers hominiens et des primates anthropoïdes non "quadrupèdes", suggérant que la quadrupédie avec appui sur les jointures est une particularité dérivée du clade des grands singes africains et des humains. Ceci enlève les arguments morphologiques pour l'existence d'un clade chimpanzés-gorille, et suggère que des hominiens bipèdes se sont développés à partir d'un ancêtre marchant "à quatre pattes" et qui était déjà en partie terrestre[34] »

Dans le même numéro de Nature, M. Collard et L.C. Aiello discutent ces résultats[35] : A. afarensis aurait pu avoir des vestiges de marche sur les jointures (des membres antérieurs) tout en étant déjà devenu bipède. Des recherches récentes ont montré qu'on ne pouvait pas accorder autant de crédit qu'on le pensait aux inférences phylogénétiques basées sur les fossiles. D'autres rappellent que les os sont relativement plastiques au cours d'une vie. On ne s'explique pas non plus que Australopithecus africanus, un descendant possible de Australopithecus afarensis, ait perdu ce trait si celui-ci était phylogénétique. Si Lucy marchait sur les jointures, ses ossements présentent aussi la déformation du radius impliquée par la bipédie ainsi que d'autres traits allant dans le même sens. En 2011, une étude 3D sur des empreintes d’Australopithecus afarensis vieilles de 3,7 Ma sur le site de Laetoli suggère au contraire une bipédie bien verticale affirmée[36].

Robotique[modifier | modifier le code]

Un robot bipède français a été conçu spécialement pour l'étude de la marche et la course[37]. La société Honda s'est également illustrée dans la réalisation de robots bipèdes avec notamment le projet ASIMO.

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Druelle F, Berillon G (2014) Bipedalism in non-human primates: a comparative review of behavioural and experimental explorations on catarrhines. BMSAP:1-10
  2. Huffard C.L., Boneka F., Full R.J., « Underwater bipedal locomotion by octopuses in disguise », Science, vol. 307, 5717, p. 1927, 2005.
  3. Octopuses occasionally stroll around on two arms, UC Berkeley biologists report, vidéo 1, vidéo 2
  4. (en) A dog tale deserving of a 'standing' ovation
  5. Vidéo
  6. Pascal Picq, La plus belle histoire du langage, Paris, Seuil, , 184 p. (ISBN 9782020406673), p. 33.
  7. (en) Adam D. Sylvester, « Locomotor Coupling and the Origin of Hominin Bipedalism », Journal of Theoretical Biology, vol. 242,‎ , p. 581–590 (DOI 10.1016/j.jtbi.2006.04.016)
  8. (en) Yohannes Haile-Selassie, Beverly Z. Saylor, Alan Deino, Naomi E. Levin, Mulugeta Alene et Bruce M. Latimer, « A new hominin foot from Ethiopia shows multiple Pliocene bipedal adaptations », Nature, vol. 483, no 7391,‎ , p. 565-569 (DOI 10.1038/nature10922)
  9. (en) Erin Wayman, « Becoming Human: The Evolution of Walking Upright », smithsonian.com,‎ (lire en ligne)
  10. a et b Christine Tardieu, Comment nous sommes devenus bipèdes - Le mythe des enfants loups, Odile Jacob, , 223 p. (ISBN 978-2-7381-2859-1)
  11. The Independent's article A pregnant woman's spine is her flexible friend, by Steve Connor from The Independent (Published: 13 December 2007) quoting (en) KK Whitcome, LJ Shapiro et DE Lieberman, « Fetal load and the evolution of lumbar lordosis in bipedal hominins », Nature, vol. 450,‎ , p. 1075–1078 (PMID 18075592, DOI 10.1038/nature06342)
  12. Why Pregnant Women Don't Tip Over. Amitabh Avasthi for National Geographic News, December 12, 2007. Cet article présente des vues détaillant les différences de charge entre une grossesse bipède ou non.
  13. « the evolution of bipedal locomotion seems to have preceded other uniquely human attributes. It appears quite probable that our ancestors walked first, and subsequently became large- brained, tool-using humans », Mednick, 1955
  14. (en) Lovejoy, C.O., « Evolution of Human walking », Scientific American., vol. 259, no 5,‎ , p. 82–89 (PMID 3212438, DOI 10.1038/scientificamerican1188-118)
  15. (en) McHenry, H.M, Evolution: The First Four Billion Years, Cambridge, Massachusetts, The Belknap Press of Harvard University Press, (ISBN 978-0-674-03175-3), « Human Evolution », p. 263
  16. (en) Staff, « What Does It Mean To Be Human? - Walking Upright », Smithsonian Institution, (consulté le 14 août 2016)
  17. (en) Isabelle C. Winder, Geoffrey C.P. King, Maud Devès et Geoff N. Bailey, « Complex topography and human evolution: the missing link », Antiquity, vol. 87, no 336,‎ , p. 333–349
  18. « La bipédie expliquée par le relief ? », sur hominides.com,
  19. L. A. Sarringhaus, L. M. MacLatchy et J. C. Mitani, « Locomotor and postural development of wild chimpanzees », Journal of Human Evolution, vol. 66,‎ , p. 29–38 (DOI 10.1016/j.jhevol.2013.09.006, lire en ligne)
  20. Kevin D. Hunt, « The evolution of human bipedality: ecology and functional morphology », Journal of Human Evolution, vol. 26,‎ , p. 183–202 (DOI 10.1006/jhev.1994.1011, lire en ligne)
  21. (en) Craig B. Stanford, « Arboreal bipedalism in wild chimpanzees: Implications for the evolution of hominid posture and locomotion », American Journal of Physical Anthropology, vol. 129,‎ , p. 225–231 (ISSN 1096-8644, DOI 10.1002/ajpa.20284, lire en ligne)
  22. (en) Susannah K.S. Thorpe et Robin H. Crompton, « Orangutan positional behavior and the nature of arboreal locomotion in Hominoidea », American Journal of Physical Anthropology, vol. 131,‎ , p. 384–401 (ISSN 1096-8644, DOI 10.1002/ajpa.20422, lire en ligne)
  23. (en) S. K. S. Thorpe, R. L. Holder et R. H. Crompton, « Origin of Human Bipedalism As an Adaptation for Locomotion on Flexible Branches », Science, vol. 316,‎ , p. 1328–1331 (ISSN 0036-8075 et 1095-9203, DOI 10.1126/science.1140799, lire en ligne)
  24. Kindon, J. (2003), Lowly Origin : Where and Why our ancestors First Stood Up. Princeton University Press, Princeton/Oxford
  25. only man has his locomotion essentially unimpeded while carrying or using a tool. Bartholomew and Birdsell (1953)
  26. (en) Gordon Hewes, « Food Transport and the Origin of Hominid Bipedalism », American Anthropologist, vol. 63,‎ , p. 687-710
  27. (en) Susana Carvalho et coll, « Chimpanzee carrying behaviour and the origins of human bipedality », Current Biology, vol. 22, no 6,‎ , R180-R181 (DOI 10.1016/j.cub.2012.01.052)
  28. (en) Geoffrey Miller, The Mating Mind : How Sexual Choice Shaped the Evolution of Human Nature, Anchor, (ISBN 038549517X), p. 233
  29. Richard Dawkins, Il était une fois nos ancêtres, 2007 pour la traduction française.
  30. William R. Corliss, Biological anomalies--humans: a catalog of biological anomalies, Sourcebook Project, 1992, (ISBN 9780915554263), page 105.
  31. (en) Michael D. Sockol, David A. Raichlen et Herman Pontzer, « Chimpanzee locomotor energetics and the origin of human bipedalism », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 104, no 30,‎ , p. 12265–12269
  32. Documentaire « Aux origines de l'humanité », diffusé sur Arte le 6 novembre 2010
  33. Pedro Lima, « Bipédie : beaucoup de bruit autour d'un fossile éthiopien », sur universcience.fr,
  34. B. G. Richmond et D. S. Détroit, « Evidence that humans evolved from a knuckle-walking ancestor », Nature, 2000, vol. 404, no 6776, p. 382-385.
  35. M. Collard et L.C. Aiello, « Human evolution: From forelimbs to two legs », Nature, 2000, vol. 404, no 6776, p. 339-340.
  36. (en) Robin Crompton et col, « Human-like external function of the foot, and fully upright gait, confirmed in the 3.66 million year old Laetoli hominin footprints by topographic statistics, experimental footprint-formation and computer simulation », Journal of the Royal Society,‎ (lire en ligne)
  37. Rabbit

Sources[modifier | modifier le code]