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Membres inférieurs et supérieurs : marche et préhension

Dossier - Anatomie comparée de l'Homme et du singe
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Les singes sont des animaux fascinants pour l'Homme. Mais quelles différences y a-t-il entre eux et nous ? Petit cours d'anatomie comparée pour tout comprendre.

  
DossiersAnatomie comparée de l'Homme et du singe
 

Col du fémur, genoux, pieds, mains : les membres inférieurs et supérieurs ne sont pas vraiment les mêmes chez les singes et les humains. Ainsi, le membre inférieur plus long que le membre antérieur est une caractéristique humaine. Découvrez aussi comment il a été possible de passer de la marche à la préhension.

Voici les différentes longueurs des membres antérieurs :

Membres postérieurs :

  • chimpanzé : 127 cm ;
  • gorille : 131 cm ;
  • Homme : 172 cm.
Membres inférieurs et supérieurs : marche et préhension. Ici, gorille des montagnes. © Stevebidmead, Pixabay, DP

Col du fémur

La position du fémur par rapport à l'ensemble de la jambe est différente. Le col du fémur, lui, est soumis à deux types de contraintes lors de la marche bipède. La torsion exercée par le poids du corps aboutit à :

  • une mise en tension de la partie supérieure du col du fémur ;
  • une mise en compression de la partie inférieure.

Les adducteurs compriment aussi le col de l'os. Le résultat de toutes ces forces est une compression générale du col du fémur mais beaucoup plus importante en bas (forces additionnées) qu'en haut (forces soustraites).

Position fémur-bassin-genou. © DR

Celui-ci se trouve donc dans une situation de porte-à-faux à chaque pas, une extrémité fixée (au bassin), l'autre portant un poids (la jambe) et la contrainte augmente avec la longueur du levier. De plus, la torsion augmente avec l'amplitude du mouvementOn s'attendrait donc à un col du fémur très ossifié et très solide chez l'Homme. Or, ce n'est pas le cas, au contraire !

Il est plus long que celui du chimpanzé, donc le porte-à-faux est plus important ; il n'est très ossifié que dans sa partie inférieure, le reste présentant une structure alvéolaire plus fragile. C'est l'action de tous les muscles impliqués dans le mouvement qui permet à l'os de résister malgré sa « faible » constitution, d'où la nécessité pour l'Homme de maintenir la structure osseuse et cette musculature en très bon état aussi longtemps que possible.

Position du fémur lors du déplacement. © DR

L'ostéoporose se manifeste souvent d'abord à cet endroit, de même que les gros problèmes de faiblesse ou d'arthrose qui nécessitent la pose d'une prothèse.

Genou, cheville et pied

Les ligaments du genou, fortement serrés, bloquent partiellement l'articulation : cette rigidité permet l'extension de la jambe, qui est toujours pliée chez les singes.

Parmi les modifications de l'anatomie, celles qui concernent le pied en ont fait un élément essentiel de la posture érigée. Le pied est ainsi devenu de façon statique le support du corps reposant sur le sol et de façon dynamique un organe de mobilité essentiel au déplacement humain.

Profil d'un pied humain. © DR

Le pied est uniquement locomoteur chez l'Homme ; il ne joue plus aucun rôle dans la préhension. Chez les singes, le membre entier est plié vers l'avant et n'appuie que sur la pointe du pied ; on retrouve ce caractère chez les nouveau-nés et les tout-petits, qui marchent sur la pointe du pied.

Ce sont, en partie, ces modifications importantes du pied qui ont permis d'établir avec certitude que ce sont des australopithèques qui ont fait les empreintes de Laetoli (Tanzanie), alors que Leakey, dans un premier temps, les avait attribuées à un hominidé bipède (position en varus, entre autres caractéristiques du pied préhensile). La seule situation dans laquelle l'Homme retrouve la posture ancestrale est la position de départ de sprint dans les starting-blocks.

Les modifications, ici aussi, sont nombreuses et importantes. Le gros orteil n'est plus opposable aux autres, même si une partie de la musculature d'opposition est encore présente :

  • la longueur des orteils diminue ;
  • il y a développement d'une voûte plantaire avant-arrière et gauche-droite au niveau des métatarses ;
  • la longueur des métatarses augmente ;
  • l'appui se fait sur les deux extrémités du pied (talon et métatarses) et non plus seulement sur la pointe ;
  • l'apophyse postérieure du calcanéum, le talon, est très développée chez l'Homme ;
Développement du talon. Vue arrière de la cheville. © DR
  • lors de la station debout, le membre inférieur présente le maximum de tension et le poids repose essentiellement sur le talon ;
  • l'axe longitudinal du pied passe entre les orteils 1 et 2, ce qui n'est pas le cas chez les singes puisque le doigt 1 est opposable ;
  • la clé de voûte du pied est l'astragale, os central du tarse, qui transmet toutes les forces.
Lignes de forces. © DR

La flexion et l'extension sont limitées par des facteurs osseux mais pas seulement. Les facteurs musculaires qui participent à cette double limitation sont spécifiques à l'Homme. Les tendons terminaux des muscles du secteur jambier sont courts ; leur tonus en distraction est important, limitant l'amplitude articulaire, et les possibilités d'emmagasiner de l'énergie élastique faible. Les masses musculaires sont basses, favorisant la station érigée mais pas la vitesse d'oscillation du membre inférieur.

Mobilité avant-arrière de la cheville humaine. © DR

On voit bien, dans ces conditions, les efforts que subit la cheville, en particulier lors des torsions du corps ou de poses mal ajustées. La conséquence peut en être grave, avec une entorse ou une luxation, voire une fracture. Ces traumatismes, qu'ils se situent à la cheville ou au genou, sont souvent lourds de conséquences à long terme, spécialement ceux qui concernent les ligaments puisque ceux-ci, détendus, n'assurent plus leur fonction de maintien.

Entorse avec déchirure. © DR

Le croquis ci-dessous permet de comparer les pieds et les mains du gorille, du chimpanzé et de l'Homme.

Pieds et mains du gorille (à gauche), du chimpanzé (au milieu) et de l'Homme (à droite). © DR

Le membre antérieur (ou supérieur)

Le membre antérieur (ou supérieur) ne sert plus du tout à la marche et devient donc entièrement disponible pour la préhension, d'autant plus que l'épaule est devenue très mobile grâce au redressement du corps. Comparez les gestes que vous pouvez faire avec votre jambe et les rotations que vous pouvez faire avec votre bras : vous constaterez que le bras peut faire des rotations de 360° dans un plan vertical, ce qui n'est pas possible avec la jambe !

L'articulation de la racine du membre supérieur est très importante pour l'orientation de la main dans l'espace. Elle regroupe cinq parties, trois vraies articulations et deux espaces de glissement :

  • l'articulation sterno-costo-claviculaire ;
  • l'articulation acromio-claviculaire ;
  • l'articulation scapulo-humérale ;
  • l'espace sous acromio-deltoïdien ;
  • l'espace scapulo-thoracique.
Articulation de l'épaule. © DR

Cette articulation est aussi très fragile, non pas à cause des efforts eux-mêmes mais à cause de son extrême mobilité : en fait l'humérus n'est que « pendu » en quelque sorte à l'épaule et tenu par les ligaments et les tendons.

De plus, chez les jeunes enfants, ce système n'est pas encore développé et il est donc potentiellement néfaste de prendre et soulever un petit enfant par les bras seulement. Regardez le schéma de développement suivant :

Développement de la tête de l'humérus. © DR

De 1 à 3 ans, apparaissent les différentes parties, qui fusionnent vers 6 ans. À 10 ans seulement, se forme la plaque de croissance suivie, à 15 ans, de l'apparition de l'acromion. Enfin, à 18 ans, a lieu la fusion avec la diaphyse : on peut, à ce moment, considérer que l'épaule est terminée !

Main et préhension

Quant aux modifications de la main, en voici une liste, pas forcément exhaustive !

Main de chimpanzé. © DR
  • la mobilité de la main par rapport au bras augmente aussi, ce qui augmente les possibilités de gestes compliqués ;
  • le bout des doigts cesse d'être spatulé ;
  • des plis de flexion transversale apparaissent ;
  • la surface de la main devient presque plane en extension ce qui est impossible au singe ;
  • la paume s'élargit par rapport à la longueur de la main elle-même. Le rapport longueur/largeur passe de 4 chez le gibbon à 2,2 chez l'Homme !
  • le pouce se développe séparément et devient plus mobile ;
  • la pince pouce-index devient alors très précise ;
  • l'indépendance des doigts les uns par rapport aux autres augmente considérablement ;
  • la représentation de la main dans le cerveau est beaucoup plus importante que chez le singe.
Anatomie de la main humaine. © DR

Donc, la main est passée, au cours de l'évolution, d'un instrument de locomotion à un outil préhensile et tactile extrêmement sophistiqué !