Comment les premiers hominines ont-ils pu adopter la bipédie sans pénalité énergétique ? Une étude, parue dans Biology Letters, combinant des données éthologiques et un modèle simple de biomécanique 3D met en évidence que les bonobos pourraient intégrer la marche bipède dans leur répertoire locomoteur diversifié sans surcoût énergétique. Ceci constitue une piste inédite pour comprendre l’évolution de notre propre bipédie !
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Les primates se distinguent des autres mammifères quadrupèdes par une grande diversité de déplacements : marche, course, saut, grimper ou suspension dans les branches. Ces capacités répondent à leur habitat arboricole, fait de supports discontinus, flexibles et instables. Dans cet environnement, maintenir son équilibre ou changer de direction devrait d’un point de vue théorique nécessiter un effort musculaire intense et variable, augmentant fortement la dépense énergétique liée à la locomotion. Les méthodes classiques, basées sur la mesure de la consommation d’oxygène en laboratoire (respirométrie), supposent une activité stable et prolongée. Or, la locomotion des primates, avec ses changements fréquents de mode et d’intensité, ne correspond pas à ce cadre. De plus, les capteurs portables (comme les accéléromètres) sont peu utilisables chez les primates non-humains pour des raisons éthiques et pratiques. Face à ce constat, il apparait nécessaire de développer des approches alternatives pour estimer les coûts énergétiques réels.
Cette étude menée par des chercheurs des laboratoires « Anthropologie bio-culturelle, Droit, Ethique et Santé » (ADES – CNRS / Aix-Marseille Université / Etablissement français du sang), « Eco-Anthropologie » (EA – CNRS / MNHN / Université Paris Cité) et du parc zoologique de la Vallée des Singes (Romagne, Vienne) a permis de combiner deux approches : éthologique (qui décrit le répertoire locomoteur) et biomécanique (qui mesure la performance de chaque mode de déplacement). Dans le parc zoologique de la Vallée des Singes, les auteurs ont filmé 17 bonobos à l’aide de quatre caméras haute vitesse (120 images/seconde), puis reconstruit leurs mouvements en 3D. À partir de ces données, ils ont calculé le travail mécanique externe (l’énergie nécessaire pour déplacer le corps : le soulever, l’accélérer ou le freiner). Ils ont ensuite estimé le coût métabolique net pour chaque mode locomoteur : marche quadrupède, bipédie, grimper vertical en montée et en descente, suspension et saut.
Contrairement à leur hypothèse, la locomotion arboricole (par exemple lorsqu’ils se déplacent en suspension dans les arbres) n’est pas systématiquement plus coûteuse que la marche au sol. La montée verticale reste néanmoins le mode le plus énergivore (26–32 J/kg/m), suivie par le saut et la marche tripède (c’est-à-dire quand ils se déplacent sur trois membres lorsqu’ils transportent un objet ou un aliment dans une main par exemple).
Ces résultats remettent en cause l’idée que la vie dans les arbres serait d’un point de vue énergétique toujours plus coûteuse que la vie au sol. Ils suggèrent aussi que les premiers hominines auraient pu adopter la marche bipède sans coût énergétique prohibitif. En effet, les auteurs estiment que si la bipédie constituait 35 % du répertoire locomoteur chez des bonobos (ce qui représenterait un pourcentage très important pour cette espèce), un déplacement quotidien de 2 km resterait viable, représentant ~18 % de leur dépense énergétique totale. Le vrai moteur évolutionnaire pourrait donc être l’augmentation des distances parcourues (> 2 km/jour) chez les premiers hominines, exerçant ainsi une pression sélective importante pour une bipédie plus efficace.
Exemple d'une séquence locomotrice d'un bonobo dans les arbres à la Vallée des Singes, numérisées en 3D (cercles roses). © François DRUELLE & La Vallée des Singes.
Exemple de variation d'énergie cinétique (Ek), d'énergie potentielle (Ep) et d'énergie totale (Et) au cours d'une séquence de locomotion arboricole impliquant du grimper et un saut. © François DRUELLE
1. Les hominines sont un groupe qui rassemble toutes les espèces de la lignée humaine, qui s'est séparée de la lignée des chimpanzés il y a au moins 7 Ma. Il inclut notamment le genre Homo et les genres éteints apparentés, tels que les australopithèques (entre 4,3 et 2 Ma) ou les paranthropes (entre 2,6 et 1 Ma).