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Têtes d'Homme et de singe : comparons le crâne, le cerveau, le larynx, les dents…

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
 

Tête d'Homme ou tête de singe ? Pour le savoir, il faut comparer le crâne, le cerveau, mais aussi le larynx, les dents...

Comparaison entre un crâne d'Homme (à gauche) et un crâne de singe (à droite). © Jebulon, Wikimedia Commons, DP et Didier Descouens, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

Le crâne

La boîte crânienne est formée de 8 os :

  • 1 frontal ;
  • 2 pariétaux ;
  • 2 temporaux ;
  • 1 occipital ;
  • 1 ethmoïde et 1 sphénoïde, ces 2 derniers formant le plancher de la boîte.

La face est formée de 14 os plus ou moins soudés, sauf la mandibule qui est mobile par rapport au reste du crâne.

Crâne de chimpanzé (coupe). © DR
Crâne de Homo sapiens (coupe). © DR

Les différences principales entre la tête de l'Homme et celle du singe sont listées ci-dessous. Nous reparlerons de certaines en détail dans la page suivante de ce dossier :

  • l'élévation de la voûte crânienne ;
  • le redressement de l'os frontal ;
  • l'augmentation de la partie occipitale du crâne ;
  • la cavité crânienne se prolonge beaucoup vers l'arrière, place occupée par le cervelet ;
  • le mouvement de bascule de la tête vers l'arrière fait apparaître la nuque ;
  • le déplacement corrélatif du trou occipital vers l'avant ;
  • la disparition de la forte arcade sourcilière ;
  • les sutures du crâne sont très tardives chez l'Homme, ce qui permet un développement prolongé du cerveau ;
  • la capacité crânienne passe de 650 cm3 chez le singe à 1.200 à 1.500 cmchez l'Homme ;
  • le volume de la face par rapport à celui de la cavité crânienne passe de 50 à 120 % chez le singe à seulement 27 % chez l'Homme, ce qui signifie une diminution conséquente de la partie « alimentaire » par rapport au cerveau ;
  • le rapport poids du cerveau/poids du corps passe de 1/230 chez le gorille à 1/90 chez Pan et 1/45 chez Homo ;
  • l'apparition du menton ;
  • la disparition des crocs ;
  • l'augmentation de la musculature de la face permettant les expressions ;
  • la mandibule est plus courte, plus large, moins massive et en forme de U très évasé ;
  • la pousse des dents est longue et tardive.
Crâne humain entier. © DR

Les données suivantes permettent une comparaison :

  • Gorille :
    • poids du corps : 114.450 g ;
    • capacité crânienne : 465 cm3 ;
    • indice de capacité crânienne (poids corps/volume crâne) : 5,2.
  • Pan troglodytes :
    • poids du corps : 45.290 g ;
    • capacité crânienne : 393 cm;
    • indice de capacité crânienne (poids corps/volume crâne) : 8,2;
  • Homo sapiens :
    • poids du corps : 67.500 g ;
    • capacité crânienne : 1.409 cm;
    • indice de capacité crânienne (poids corps/volume crâne) : 23 !
Évolution du crâne du singe à l'Homme. © DR

Sur le schéma ci-dessus, un crâne de chimpanzé et trois crânes d'hominidés montrent les transformations du crâne mentionnées dans la liste ci-dessus, transformations qui aboutissent à un crâne humain à voûte élevée, à face orthognathe avec déplacement important du trou occipital vers l'avant ; ainsi, le crâne est maintenant posé sur les cervicales (qui sont d'ailleurs modifiées) et non plus « accroché » à la colonne vertébrale.

On voit d'ailleurs que le nouveau-né humain a le crâne dans la même position que le singe et que ce changement de positions relatives s'effectue pendant la croissance et aboutit à une position de la tête radicalement différente, ce que l'on voit sur le schéma suivant :

Position et forme des crânes selon la croissance. © DR

Les hétérochronies ont été étudiées sur des fossiles d'invertébrés car on ne dispose pas de séries assez complètes chez les vertébrés pour de telles études. Néanmoins, certaines conclusions obtenues pourraient expliquer très simplement les variations que nous venons de voir.

Didier Néraudeau, de l'université de Rennes, nous explique : « L'intérêt des hétérochronies du développement est qu'elles rendent compte de modifications parfois très importantes par un mécanisme simple. Là où la simple comparaison morphologique des stades matures de formes successives d'une lignée conduirait à majorer par endroit le taux d'évolution, la prise en compte des hétérochronies du développement illustre la possibilité d'un passage plus régulier, par la seule modification de la chronologie du développement. La discontinuité morphologique masque alors la continuité d'une évolution de l'ontogenèse ».

L'ontogénie, c'est-à-dire la formation de l'individu au cours de son développement, fait intervenir 2 facteurs :

  • l'espace, avec les modifications de taille et de forme ;
  • le temps, avec la durée du développement et l'ordre chronologique des évènements.

En ce qui concerne l'évolution de l'Homme, et au vu des schémas montrés ci-dessus, il s'agirait de néoténie, c'est-à-dire que, à durée de vie constante, le développement est plus lent et moins de stades sont atteints. Donc, l'Homme présente des caractères « juvéniles » à l'état adulte, caractères qui auraient précisément permis le développement de certains caractères de Homo sapiens.

En effet, si on regarde le schéma ci-dessus, le crâne humain adulte (à part le menton) ressemble plus au stade fœtal du crâne de singe que le crâne de singe adulte ne ressemble au stade fœtal de sa propre espèce ! En tous les cas, si rien ne sera jamais prouvé (c'est impossible dans ce domaine !), c'est une idée séduisante plus ou moins admise par la communauté scientifique, mais qui n'explique pas tout. Le principal responsable de ce changement d'attitude de la communauté scientifique est Stephen Jay Gould, avec son livre Ontogeny and Phylogeny, paru en 1977.

Le cerveau

Les australopithèques étaient caractérisés par une face prognathe (fuyant vers l'avant) et donc un faciès simiesque. Avec un maigre 450 cm3, leur capacité crânienne était faible et ils ne faisaient d'ailleurs que des outils des plus rudimentaires. Les australopithèques sont dans un genre différent de celui de l'Homme et leur cerveau avait une organisation proche de celle du chimpanzé.

En revanche, Homo habilis avait une capacité crânienne allant jusqu'à 750 cm3 ; celle de Homo erectus était comprise entre 850 cm3 et 1.100 cm3 et, enfin, celle de Homo sapiens sapiens entre 1.250 cm3 et 1.450 cm3.

Chez les Homo, la vascularisation du cerveau est de plus en plus importante, ce qui suggère un accroissement du nombre de neurones et un métabolisme croissant : remarquons au passage que le cerveau est le plus gros consommateur de glucose de l'organisme. Les zones les plus vascularisées sont les zones frontale et temporale, ce qui semble montrer une complexification progressive de l'encéphale et, donc, une amélioration de ses capacités. De plus, les circonvolutions qui se trouvent à la surface du cerveau sont plus nombreuses, ce qui signifie aussi une augmentation conséquente du nombre de neurones et du nombre de connexions du cortex.

Augmentation du volume du cerveau. © DR

Larynx, pharynx et parole

Chez un Homo sapiens de plus de 4 mois, la distance entre le voile du palais (soft palate) et l'épiglotte (pointe supérieure du larynx) est plus grande que chez les primates non humains et les australopithèques. Chez les primates non humains, le nouveau-né et l'australopithèque, la cavité laryngée débouche directement dans le nez, affectant tous les phonèmes d'une couleur nasale marquée. Cette différence, en apparence mineure, a des conséquences importantes.

Pour produire les 3 voyelles cardinales a, i et u (les autres sont comprises entre ces 3) présentes dans la majorité des langues, il faut que les vibrations des cordes vocales soient filtrées par deux résonateurs : la cavité buccale et la cavité laryngée. C'est cette dernière qui est en cause ici. Étant pratiquement inexistante chez les primates non humains et l'australopithèque, elle ne permet pas de produire, de manière stable, les voyelles cardinales des langues humaines.

Larynx chez l'Homme moderne. © DR

Chez l'être humain adulte, la cavité laryngée (milieu du cou) forme un des deux tubes et les cavités buccale et nasale (selon que le phonème est nasal ou non) forment le second tube. Chez tous les autres mammifères, le larynx est haut, presque au même niveau que la langue et débouche immédiatement dans les cavités nasale et buccale alors que chez l'humain adulte, le larynx est beaucoup plus bas. Cet abaissement donne naissance à la cavité laryngée, absente chez les autres mammifères. Le dos de la langue forme la paroi antérieure de la cavité laryngée. Remarquons que chez les primates, la langue est plate et occupe toute la bouche et que la mâchoire est plus longue chez les primates. Remarquons aussi que le voile du palais chez l'être humain peut se relever et bloquer l'entrée de la cavité nasale alors que chez les primates, le voile ne peut fermer l'entrée de la cavité nasale alors qu'il peut, avec l'épiglotte (haut du larynx), bloquer la cavité buccale.

Larynx chez le chimpanzé. © DR

La position basse du larynx chez l'être humain entraîne le croisement des voies de l'œsophage et des poumons : une particule de nourriture peut facilement bloquer les poumons et entraîner l'étouffement, voire parfois la mort.

Chez les autres mammifères, la position haute du larynx, et surtout la possibilité de fermer complètement la cavité buccale, permet d'éviter le croisement. Comment l'être humain peut-il être aussi « mal foutu » du point de vue de fonctions aussi vitales ? La réponse est évidemment l'avantage procuré par un système de communication très performant.

Les nouveau-nés et les jeunes enfants respirent, avalent et vocalisent comme les chimpanzés et l'ensemble des mammifères. L'anatomie de leur tractus respiratoire supérieur ressemble en effet à celle d'un singe plutôt qu'à celle d'un adulte humain. Cela permet aux tout-petits de respirer et d'avaler le lait maternel simultanément ; le trajet de l'air et le trajet du lait ne se croisent pas. Les enfants semblent conserver cette position haute du larynx dans le cou jusqu'à l'âge de 6 à 8 mois. Ensuite, la descente du larynx va considérablement modifier la manière dont l'enfant respire, avale et émet des sons.

L'abaissement du larynx a entraîné des modifications de la forme du crâne auquel sont attachés les muscles retenant le larynx : plus le larynx est bas, plus la base du crâne est voûtée. À partir de cette donnée et d'autres semblables, les anthropologues sont capables de reconstituer la position du larynx et la forme de la cavité laryngée à partir de fragments de crânes. Ces reconstitutions montrent que l'australopithèque ayant vécu 4 à 2 millions d'années (Ma) avant nous, et chez qui on retrouve les premiers outils rudimentaires, avait une base crânienne semblable à celle des primates et, donc, qu'il ne devait pas parler, ce qui n'empêche pas la communication !

Le genre Homo et la parole : la mandibule et les dents

La parole serait donc apparue avec le genre HomoHomo habilis avait les bases neurologiques à l'usage de la parole mais l'inconnue demeure sur la taille de son pharynx et la position de son larynx par manque de données paléontologiques. On ne sait donc pas s'il pouvait effectivement parler.

Mandibule de chimpanzé. © DR

La forme de la mâchoire, l'importance de celle-ci qui diminue chez l'Homme, nous l'avons déjà dit, l'implantation des dents, leur nombre, leur position et leur forme changent aussi entre les singes et l'Homme. Chez les singes, la forme de la mandibule est un U dont les barres sont bien droites alors que l'Homme a une mâchoire très évasée.

Mandibule de Homo. © DR

Les coupes, ci-dessous, au niveau des symphyses mandibulaires, montrent :

  • en grisé, l'extension des racines, des incisives et des canines, nettement plus importante chez le gorille et intermédiaire chez cet Homo erectus ;
  • souligné en rouge, la présence du menton chez le seul Homo sapiens.
Symphyses mandibulaires. © DR

Mis à part les canines imposantes des singes, les molaires comportent certaines différences : elles ont par exemple 4 cuspides (petites bosses sur le dessus de la dent) chez le singe et 5 chez l'Homme.

Les caractéristiques de la couche d'émail recouvrant les dents : pour Homo, l'épaisseur de l'émail est très nettement augmentée par rapport aux australopithèques.

La surface de l'émail dentaire a été aussi étudiée en microscopie électronique à balayage (MEB) dans le but de retrouver des traces d'usure et d'approcher ainsi le régime alimentaire des hominidés. Les australopithèques semblaient être essentiellement frugivores alors que pour Homo on a quelque chose d'intermédiaire entre la surface d'usure des dents d'une hyène (carnivore) et d'un porc (omnivore).