Thèmes de Recherche
Paléobiologie

Le portrait de nos ancêtres est reconstitué à partir des fossiles. Ils peuvent encore livrer de très nombreuses informations biologiques sur notre passé lointain. Ainsi, la morphologie des fossiles est aujourd'hui analysée avec les outils les plus modernes. Ils permettent de reconstruire les modes de vie (alimentation, locomotion ...), les modes de croissance et du développement (dents, squelette ...), mais aussi certaines grandes fonctions (audition ...) de nos ancêtres.

Les analyses nécessaires pour accéder à la paléobiologie de nos ancêtres sont multiples. Voici quelques exemples.

  • Les modes de croissance et de développement

Certains des fossiles découverts à Kromdraai sont analysés en Suisse, en collaboration avec le Professeur Marco Stampanoni (Paul Scherrer Institut - PSI - et Swiss Federal Institute of Technology de Zürich) et le Dr Anne Bonnin (PSI) sur la ligne de faisceau TOMCAT du synchrotron (Swiss Light Source) de l'Institut Paul Scherrer (PSI), un centre de recherche multidisciplinaire situé entre Bâle et Zürich. 

Nous cherchons ici à décrire (mesures de volumes, comptages ...) des structures osseuses et dentaires sur des fossiles de très jeunes individus découverts à Kromdraai. Les structures d'intérêt sont de très petites dimensions (de moins d'un micron à quelques dizaines de microns). Cachées dans les mâchoires, elles nous livrent des informations inédites sur les modes de développement de nos ancêtres et nous permettent de mieux comprendre pourquoi les humains, avec leur enfance prolongée, sont si uniques parmi les Primates.

Mandibule d'un jeune homininé découverte à Kromdraai en Mars 2015 (J Braga).

Un synchrotron (dont le principe fut inventé en 1943) confine des particules élémentaires (électrons, protons) dans un champ magnétique provoqué par des électro-aimants disposés en anneau. Les particules sont d'abord injectées dans l'anneau à bas champ magnétique, puis accélérées à chacun de leur tour dans l'anneau à mesure que croît le champ pour l'ajuster à l'énergie souhaitée. La phase de tension accélératrice est réglée pour que les particules restent groupées. Lorsque l'énergie des particules souhaitée est atteinte, elles sont ensuite éjectées dans des faisceaux disposés en périphérie de l'anneau pour des utilisations spécifiques.

Vues générales de l'extérieur et de l'intérieur du synchrotron de l'Institut Paul Scherrer (Swiss Light Source, Suisse)

Nous utilisons une source de rayons-X caractérisée par un flux très important de photons (environ 10 000 fois plus important que pour des rayons X conventionnels) aux trajectoires quasi-parallèles et « monochromatiques » (de même énergie). Nous pouvons ainsi visualiser, en fonction des protocoles utilisés, des détails de moins de 1 micron (1/1000° de mm). Ces analyses permettent de dresser un portrait beaucoup plus complet des caractères de nos ancêtres.

Entrée de la ligne TOMCAT  de l'Institut Paul Scherrer (Swiss Light Source, Suisse)

  • L'audition

Les systèmes sensoriels sont chargés de percevoir et de transmettre les stimulations environnementales (auditives, chimiques, lumineuses, etc) du système nerveux central où elles sont traitées. Ils constituent de véritables interfaces entre organismes et environnement. Impliqués directement dans les interactions inter-individuelles, ces systèmes sont, en ce sens, des cibles privilégiées de l'évolution ; de précieux témoins de l'évolution humaine. L'audition - via la cochlée - l'organe auditif de l'oreille interne, représente l'un des rares systèmes sensitifs dont la morphologie peut être précisément mesurée sur des fossiles. Elle peut également être l'objet d'analyses comparées de plus en plus fines en anatomie, génétique et physiologie. En ce qui concerne le registre fossile, nous poursuivons nos recherches sur l'évolution de la cochlée en relation avec l'origine du genre Homo.

Plus de détails sur : https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371%2Fjournal.pone.0127780.

Phylogénie