Amélie Beaudet, chercheuse du CNRS, et ses collègues anglais et sud-africains viennent de rendre publique la première reconstitution numérique de la face de Little Foot, le fossile d’Australopithecus le plus complet découvert à ce jour. L’étude vient de paraître dans la revue en accès libre Comptes Rendus Palevol.
Le fossile, qui représente plus de 90 % du squelette d’Australopithecus, a été découvert enfoui dans des sédiments qui ont causé des dommages à son crâne, notamment des fractures et des déformations. Cela rend l’analyse de la région faciale particulièrement difficile. Cette situation est problématique pour la science, car cette anatomie est essentielle à la compréhension des adaptations de nos ancêtres à leur environnement.
Le saviez-vous ?
« Little Foot » a été découvert en 1994 à Sterkfontein, en Afrique du Sud. Ce squelette remonte à 3,67 millions d’années et représente à la fois le plus ancien homininé connu en Afrique du Sud et le spécimen le mieux conservé d’Australopithecus, avec plus de 90 % de son squelette retrouvé.
C’est dans ce contexte que l’idée d’une reconstitution numérique s’est avérée nécessaire. Un projet qui a été mené à bien, après plus de cinq années de travail.
Concrètement, le crâne a d’abord été transporté au synchrotron Diamond Light Source, au Royaume-Uni, où il a été soigneusement numérisé. L’équipe de recherche a ensuite isolé virtuellement les fragments osseux en employant des méthodes semi-automatisées et des supercalculateurs. Grâce à leur travail de réalignement, ils ont réussi à obtenir une reconstitution 3D d’une résolution impressionnante de 21 microns, représentant une avancée significative dans le domaine de la paléoanthropologie. Cette approche innovante illustre comment l’utilisation d’outils numériques permet de surmonter les limitations physiques des fossiles.Mars : des tardigrades révèlent dans une expérience un piège chimique dans le sol martien
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Comme le souligne Amélie Beaudet, « l’analyse comparative de cette reconstitution avec plusieurs grands singes actuels et trois autres spécimens d’Australopithecus révèle que la face de Little Foot est plus proche, en matière de dimensions et de morphologies, des spécimens d’Australopithecus d’Afrique de l’Est que d’Afrique du Sud ».
Cette découverte soulève des questions sur les relations entre ces différentes populations et sur la chronologie des processus évolutifs qui ont remodelé la face de ces hominines, notamment concernant la région orbitaire, qui semble avoir subi de fortes pressions de sélection.
Cette avancée scientifique ouvre ainsi des perspectives importantes sur l’évolution humaine et les relations entre différentes populations d’hominines, potentiellement en lien avec des migrations ou des interactions entre ces groupes.
Le crâne et un humérus de Little Foot en cours de dégagement dans la grotte de Silberberg à Sterkfontein (Afrique du Sud). Le dégagement des os de cet australopithèque, pris dans la gangue rocheuse, requiert une très grande dextérité : le moindre faux mouvement pourrait abîmer irrémédiablement ce fossile unique. © Laurent Bruxelles, Inrap
La parole à Amélie Beaudet, Chaire de professeure junior CNRS au Laboratoire Paléontologie, Évolution, Paléoécosystèmes, Paléoprimatologie (UMR 7262), Poitiers (France).
Futura : Quelles ont été les principales étapes de la reconstitution numérique et quelles techniques spécifiques avez-vous utilisées pour isoler et réaligner les fragments osseux ?
Amélie Beaudet : Nous avons tout d’abord numériser le crâne à haute résolution (21 microns) en utilisant le synchrotron Diamond Light Source, en Angleterre. Nous avons transporté et scanné le crâne en 2019. Ces images nous ont permis d’isoler virtuellement, à l’aide de logiciels d’imagerie et de supercalculateur, les fragments qui composaient la face. Ensuite, nous avons replacé les fragments dans leur position anatomique d’origine.
Futura : Quelles ont été les principales difficultés techniques ou scientifiques rencontrées lors de la numérisation et de la reconstitution de la face, compte tenu des fractures et déformations du crâne ?
Amélie Beaudet : La principale limitation que nous avons rencontrée était la qualité des images issues du processus de numérisation. Avec les méthodes classiques de scan (microtomographie en laboratoire), nous étions limités à une résolution d’environ 90 microns et un faible contraste entre les différents matériaux (os et sédiments qui remplissent le crâne après fossilisation). Nous avons donc fait le choix de scanner le crâne par rayonnement synchrotron.
Futura : Quelles sont les implications de vos résultats concernant la morphologie de Little Foot par rapport aux autres Australopithecus et grands singes ? Que signifient ces différences morphologiques en matière d’évolution ? Pouvez-vous expliquer plus en détail les pressions de sélection que vous avez identifiées dans la région orbitaire et leur importance dans le contexte évolutif des hominines ?
Amélie Beaudet : Les orbites de Little Foot sont relativement hautes et occupent une proportion importante de la face. Si ces caractères, partagés avec des spécimens contemporains en Afrique de l’Est, ont effectivement une valeur adaptative, il est possible que le sens de la vision soit encore central chez Australopithecus – ce qui semble cohérent avec notre précédente étude du cortex visuel de Little Foot à partir des empreintes du cerveau préservé dans l’os qui est plus développé que le nôtre aujourd’hui. Il est difficile de connaître la nature des pressions de sélection en jeu et si elles sont effectivement à l’origine de ces caractères.
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Futura : Comment cette reconstitution pourrait-elle influencer notre compréhension de l’évolution humaine et des adaptations environnementales des Australopithèques ?
Amélie Beaudet : Il n’y a que très peu de spécimens de cette période préservant une face aussi complète. Nous fournissons ici de premières analyses, à la fois sur les dimensions et la forme de la face, ce qui nous permet de tester des hypothèses sur la chronologie des changements qui ont affecté la face de nos ancêtres. Cette première étape réalisée, nous espérons que cette reconstitution aidera également d’autres équipes de recherche qui ont accès à un matériel de comparaison différent du nôtre ou bien des approches méthodologiques autres à réaliser de nouvelles études et à enrichir notre connaissance des adaptations des hominines.
Futura : Quelles sont les prochaines étapes pour votre recherche ? Envisagez-vous d’étudier d’autres régions du crâne ou d’autres spécimens fossiles similaires ?
Amélie Beaudet : Nous poursuivrons notre étude du crâne en utilisant ces mêmes images pour redonner sa forme d’origine au reste du crâne, notamment la boîte crânienne qui est déformée de manière plastique, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de fragmentation mais une modification de la forme. Dans ce cas, nous allons devoir corriger cette déformation. Une fois la boîte crânienne reconstituée, nous pourrons alors estimer la forme du cerveau du Little Foot, ce qui nous permettra de comprendre à quoi ressemblait le cerveau de nos ancêtres à cette époque et à quel point il diffère du notre aujourd’hui.