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Les empreintes (endocastes) dans les crânes fossiles de l’espèce Australopithecus afarensis — célèbre grâce à « Lucy » et « l’enfant Dikika » d’Ethiopie, sur la photo ici — apportent un éclairage nouveau sur l’évolution de la croissance et de l’organisation de leur cerveau © Philipp Gunz, MPI EVA Leipzig

Le cerveau d’Australopithecus afarensis était-il plus proche de celui de l’Homme ou bien d’un singe comme le chimpanzé, son plus proche cousin primate ? C’est une question qui taraude depuis longtemps les paléoanthropologues. Une nouvelle étude publiée dans la revue Science Advances apporte un nouvel éclairage sur la question. Grâce à des technologies de pointe, une équipe internationale a pu visualiser des empreintes cérébrales à l’intérieur de plusieurs crânes fossiles de cette espèce, rendue célèbre grâce à ses stars « Lucy » et « Selam ». C’est ainsi que les chercheurs ont pu étudier de façon très fine la croissance et l’organisation de son cerveau.

Australopithecus afarensis a habité l’Afrique de l’Est il y a plus de trois millions d’années, et représente l’un des plus anciens représentants de la lignée humaine. On sait que « Lucy et son espèce […] marchaient debout, avaient un cerveau qui était environ 20 % plus grand que celui des chimpanzés, et utilisaient peut-être des outils en pierre tranchants », explique l’auteur principal, Zeresenay Alemseged, de l’université de Chicago, qui dirige le projet de terrain de Dikika en Éthiopie, où le squelette d’un enfant australopithèque a été découvert en l’an 2000.

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En utilisant une technique d’imagerie ultraprécise pour scanner les crânes fossiles, les chercheurs ont découvert qu’il y a 3 millions d’années, les jeunes A. Afarensis dépendaient plus longtemps de leurs parents que les singes, tout comme chez l’Homme © Courtesy de Zeray Alemseged

Mais deux questions cruciales — auxquelles aucune observation visuelle ni mesure n’avait permis de répondre jusqu’alors — restaient controversées. Observe-t-on une réorganisation cérébrale de type « humain » chez Australopithecus afarensis ? Et la croissance de son cerveau évoque-t-elle davantage celle des chimpanzés ou celle des hommes ?

C’est en scrutant les détails cachés de la structure osseuse et dentaire des crânes que les paléoanthropologues ont pu répondre. Pour ce faire, ils ont scanné le crâne fossile de l’enfant retrouvé sur le site éthiopien de Dikika en 2000, baptisé Selam, en utilisant la microtomographie au Synchrotron de Grenoble (ESRF), en France. Cette technologie de pointe a permis tout d’abord de révéler à partir de ses dents, l’âge du décès — en l’occurrence 2,4 ans — avec une précision de quelques semaines.

Sept autres crânes fossiles bien conservés des sites éthiopiens de Dikika et Hadar ont été passés au crible de la tomographie conventionnelle à haute résolution. Il aura fallu pas moins de sept ans aux chercheurs pour reconstituer tout le puzzle, mais les résultats justifiaient un tel effort : les fossiles d’Australopithecus afarensis adultes et enfants les mieux préservés, croisés à des données comparatives de plus de 1600 humains et chimpanzés modernes, ont livré de toutes nouvelles informations.

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Zeray Alemseged (université de Chicago) qui dirige le projet de terrain de Dikika, en Éthiopie, où le squelette d’un enfant australopithèque a été découvert en l’an 2000 © Courtesy of Zeray Alemseged

Un cerveau de singe, mais…

Contrairement à ce que l’on pensait auparavant, les empreintes endocrâniennes d’Australopithecus afarensis révèlent une organisation cérébrale semblable à celle d’un singe, sans aucune caractéristique humaine. Néanmoins, la comparaison des volumes endocrâniens de l’enfant et de l’adulte indique que la croissance du cerveau, chez Australopithecus afarensis, était lente, ce qui induit probablement une plus longue période d’apprentissage du jeune afarensis, un peu comme chez Homo sapiens.

Les cerveaux des humains modernes mettent en effet plus de temps à grandir et à mûrir que chez les singes. Conséquence : les enfants humains nécessitent des soins parentaux durant une période bien plus longue que chez nos cousins. Or cette période est indispensable pour que la cognition et le comportement social puissent s’élaborer. C’est elle également qui permet l’élaboration de comportements complexes comme la fabrication d’outils, la mentalisation et la communication vocale. Malgré son petit cerveau, Lucy œuvrait, semble-t-il, déjà dans cette direction.