Homo sapiens (cursor) : entre intelligence et endurance

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Homo sapiens : étymologiquement du latin homo : l’Homme, l’être humain et sapiens : intelligent, sage, raisonnable, prudent, adjectif dérivé du verbe latin sapio qui signifie : avoir du goût, de la saveur, du jugement.

Tout dépend de la perspective du regard que l’on porte sur l’humanité…

Homo cursor : L’homme qui court…… Et si « la raison » n’était pas  la seule principale caractéristique évolutive de l’homme! Et s’il existait une autre spécificité déterminante ayant contribué au succès évolutif de l’homme et à son apparence physique.

couverture nature 2004Le biologiste Dennis M. Bramble de l’université de l’Utah et l’anthropologue Daniel E. Lieberman de l’université de Harvard ont publié, le 18 Novembre 2004, dans la prestigieuse revue scientifique Nature un article audacieux intitulé : « Endurance running and the evolution of Homo » (ou comment la course à pied a fait de nous des humains). Dans cette étude les deux scientifiques présentent leurs arguments en faveur de l’importance de la course à pied en endurance dans l’évolution de la lignée humaine. Selon cette théorie, peu de temps après la séparation de la lignée des chimpanzés, la lignée humaine aurait acquis la bipédie qui implicitement inclut la marche et la course à pied. Jusqu’à présent l’apport de la course à pied à l’évolution humaine était considérée comme négligeable étant donné les piètres performances de sprinter des êtres humains en comparaison avec celles de la plupart des autres mammifères.(Usain Bolt, le jamaïcain recordman du monde du 100m parcourt cette distance à environ 44km/h bien en deçà de la plupart des prédateurs et potentielles proies terrestres).

Animal

Vitesse sprint (km/h)

Guépard (Acynonyx jubatus)

110
Springbok (Antidorcas marsupialis) 90
Gazelle de Thompson (Eudorcas Thomsonii) 80
Lion (Pantera leo) 80
Chevreuil (Capreolus capreolus) 75
Cerf élaphe (Cervus elaphus) 75
Lièvre (Lepus europaeus) 70
Autruche (Struthio camelus) 70
Gnou bleu (Connochaetes taurinus) 65
Loup (Canis lupus) 60
Cheval (Equus caballus) 60
Girafe (Giraffa camelopardalis) 60
Sanglier (Sus scrofa) 55
Rhinocéros blanc (Ceratotherium simum) 50
Usain Bolt recordman du monde (Homo sapiens)                                44
Eléphant d’Afrique de plaine (Loxodonta africana) 30

 

 

Toutefois les qualités athlétiques de l’Homme dans ce domaine ne résideraient pas tant dans sa capacité à courir vite mais plutôt dans celle à courir longtemps à une allure raisonnable, ainsi les deux chercheurs mettent en avant les facultés d’endurance de l’Homme et passent en revue toutes les adaptations physiologiques et anatomiques qui font de nous, les humains, d’excellents coureurs de longue distance. La course en endurance serait une capacité dérivée du genre humain trouvant ses origines il y a deux millions d’années et pourrait constituer un instrument de l’évolution du corps humain. L’évolution de l’Homme, par rapport à une espèce plus proche du singe tel Australopithecus (avec lequel nous partageons un ancêtre commun), aurait été guidée par la nécessité de courir de longues distances dans la savane africaine à la recherche de carcasses ou pour les besoins de la chasse. Cette propension à courir aurait forgé notre anatomie pour devenir ce que nous sommes aujourd’hui. La sélection naturelle aurait donc favorisé la survie des australopithécinés « graciles » qui pouvaient courir, et, au fil du temps, la perpétuation des caractéristiques anatomiques humaines rendant la course en endurance toujours plus efficace.

famille-des-hominides

Cette théorie vient bousculer les convictions jusqu’alors en vigueur. La course à pied n’était plus un simple « sous-produit de la marche ». Un grand nombre de recherches ont été effectuées pour expliquer comment la marche bipède à fait évoluer l’homme toutefois très peu se sont intéressées aux adaptations spécifiques à la course à pied et à la façon dont elles ont pu impacter l’évolution humaine. Depuis l’avènement de la bipédie, et durant au moins 4.5 millions d’années de marche, les australopithèques n’ont jamais perdu les caractéristiques physiques leur permettant également de se déplacer d’arbre en arbre (la brachiation) et leur anatomie n’a jamais ressemblé à celle d’un Homme. Ainsi la marche ne peut pas expliquer les différences morphologiques entre Australopithecus et Homo. En revanche, la course en endurance, le peut. Bramble dit : « Si la sélection naturelle n’avait pas favorisé la course à pied, nous ressemblerions à des quasi-singes ».

Quels sont donc les arguments en faveur d’une place déterminante de la course en endurance dans le processus évolutif de l’homme? Passons en revue les caractéristiques propres à une adaptation à la course en endurance.

Les caractéristiques anatomiques :

Comparatif Australopithecus afarensis et homo sapiens

Schéma comparatif entre Homo sapiens et Australopithecus afarensis

 

  • La tête humaine est mieux équilibrée, la face est plus aplatie, le « museau » plus court et les dents sont de plus petites tailles que chez les australopithécinés déplaçant ainsi le centre de gravité vers l’arrière du crâne et limitant le dodelinement de la tête dans l’axe vertical.
  • Les muscles fessiers de l’Homme (gluteus maximus) sont très développés : ces énormes masses musculaires sont déterminantes pour la stabilisation durant la course en reliant le fémur au tronc. Durant la course le corps s’incline vers l’avant au niveau de la hanche. Les muscles fessiers nous empêchent ainsi de chuter vers l’avant à chaque foulée.
  • Les avant-bras courts des humains facilitent le contrebalancement du haut du corps par rapport au bas du corps pendant la course. Par ailleurs les avant-bras courts réduisent l’énergie musculaire nécessaire au maintien de la flexion des bras.
  • Les vertèbres et les disques intervertébraux sont relativement plus larges en diamètre que chez les grands singes ou les australopithécinés autorisant ainsi une meilleure absorption des chocs. Le dos peut ainsi supporter des charges plus importantes quand le pied heurte le sol.
  • Contrairement aux grands singes et aux australopithécinés, les épaules des humains sont désolidarisées de la tête et du cou autorisant le corps à effectuer une rotation tandis que la tête et donc le regard reste dirigé vers l’avant.
  • La connexion entre la ceinture pelvienne et la colonne vertébrale est plus robuste et plus large relativement à la taille du corps que chez nos ancêtres permettant une meilleure stabilité et une meilleure absorption des chocs durant la course.
  • La conformation des os du pied humain délimite une voûte plantaire solide et stable rendant le pied plus rigide pour une poussée plus efficace.
  • L’os du talon humain est très large pour une meilleure absorption des chocs, les doigts de pied sont courts et le gros orteil est aligné avec les autres orteils pour une propulsion plus efficiente.
  • Les larges surfaces articulaires des hanches, des genoux et des chevilles vont contribuer à la dissipation des ondes de choc générées par la foulée.
  • Les longues jambes des humains permettent d’effectuer de longues foulées. Le puissant et long tendon d’Achille agit comme un ressort qui stocke puis restitue l’énergie mécanique durant la course.
  • Le système tendineux et ligamentaire très développé des membres inférieurs accroît l’efficacité de la foulée et permet de réduire la masse musculaire des jambes et ainsi la dépense énergétique pendant l’exercice.
  • Chez l’homme, il existe un ligament, le ligament nuchal qui relie la base du crâne, la nuque avec les vertèbres thoraciques. Il agit comme un absorbeur de chocs et aide les bras et les épaules à contrebalancer les mouvements de la tête. Nous partageons cette caractéristique avec d’autres animaux coureurs : les canidés et les équidés.

ligament nuchal

                                                                                         Le ligament nuchal

 

Les caractéristiques physiologiques :

Au niveau de la stabilisation, les canaux semi-circulaires (image), présents dans chaque oreille, forment une série de 3 tubes interconnectés et jouent un rôle important dans la détection des mouvements et des rotations du corps. Ils sont disposés de façon orthogonale, c’est-à-dire perpendiculaire les uns aux autres. Ils sont donc cruciaux dans le maintien de l’équilibre et la coordination des mouvements. Des études comparatives chez les animaux ont montré que plus les canaux semi-circulaires étaient développés, plus les espèces considérées étaient rapides et agiles. Chez Homo sapiens, ils sont beaucoup plus développés que chez Australopithecus afarensis suggérant l’hypothèse que cette adaptation a été sélectionnée en réponse à la course en endurance.

canaux semis-circulaires

Par ailleurs les réflexes vestibulo-oculaires, rendus possibles par les muscles des yeux, ressentent les accélérations angulaires de la tête et ajustent le mouvement des yeux pour stabiliser l’image. Deux systèmes effecteurs, la motricité posturale et l’oculomotricité permettent une réponse réflexe quasi-instantanée des yeux et du corps.Le premier système  permet une réponse réflexe quasi-instantanée des muscles du corps et des membres. Le deuxième système effecteur, le réflexe vestibulo-oculaire (RVO) permet de maintenir la direction du regard lorsqu’on tourne la tête et que les yeux se déplacent en sens inverse, constituant une adaptation capitale dans la course à pied.

RVO

Au niveau de la thermorégulation :

Chez tous les mammifères terrestres, le maintien de la température corporelle en deçà d’une valeur critique utilise l’évaporation. La durée de course d’un animal est subordonnée à sa capacité à évacuer la chaleur qu’il produit en courant sans jamais atteindre son seuil de température corporelle létale. La plupart des mammifères terrestres ont recours à l’halètement pour évacuer leur chaleur corporelle, l’homme (ainsi que quelques autres espèces mammaliennes) ont recours à la sudation comme principal mécanisme de dissipation de la chaleur. La sudation par rapport à l’halètement présente l’avantage de mobiliser une surface d’échange plus importante (surface corporelle de la peau versus surface de la langue et des alvéoles pulmonaires) et reste indépendante de la respiration rendant le mécanisme de dissipation de chaleur plus flexible durant les activités intenses telles que la course à pied.

Chez les humains, les glandes sudoripares sont particulièrement nombreuses et sous un plus haut niveau de contrôle neuronal que chez les rares autres espèces ayant recours à la sudation. Elles autorisent ainsi un ratio volume sueur/surface corporelle plus important. Enfin la disparition des poils chez l’homme rend la dissipation de chaleur par convexion plus efficace.

Au niveau de la respiration :

Chez les mammifères quadrupèdes, la respiration est affectée par les retentissements squelettiques et musculaires générés par les impacts lors de la course. En plus des chocs, les os et les muscles de la cage thoracique sont sujets à des mouvements perpétuels de compression et d’expansion en fonction des phases du cycle de la course. Au cours de ce cycle, les quadrupèdes sont contraints à un rythme d’une respiration  par cycle locomoteur (une inspiration lors de la suspension et une expiration lors de la phase d’appui). Cette coordination forcée se traduit par une autre restriction : une vitesse de course spécifique qui sera la plus énergétiquement efficace. Chez l’être humain, de par sa bipédie, la cage thoracique n’est pas compressée, ni impliquée dans les mouvements. L’homme peut varier les rythmes respiratoires et les faire correspondre à l’allure de course choisie. L’être humain peut parfaitement effectuer plusieurs foulées durant un seul cycle respiratoire (une inspiration et une expiration). Cette flexibilité dans le découplage entre le cycle respiratoire, d’une part, et le cycle locomoteur, d’autre part permet à l’être humain d’avoir accès à une plus large gamme d’allures de course toutes à efficacités énergétiques égales .

Au niveau du stockage et de l’utilisation des réserves énergétiques.

Les animaux sont dépendants d’une combinaison de deux sources d’énergie pour soutenir un exercice prolongé : le glycogène stocké dans les muscles et le foie et les graisses stockées dans les cellules adipeuses. Le glycogène est plus facilement mobilisable que les graisses et sera donc utilisé en premier lieu. Au delà d’une certaine durée d’exercice, les réserves de glycogène sont épuisés et les besoins énergétiques requièrent l’utilisation des réserves de graisse. Ceci est vrai chez tous les mammifères mais les humains sont capables de modifier leurs habitudes alimentaires afin de faire correspondre les sources énergétiques avec ce type d’effort et d’enrichir leurs repas en source de glycogène. L’être humain n’est pas prédisposé génétiquement à la sédentarité, son organisme est « programmé » pour stocker les calories afin de les restituer pour les efforts prolongés ou pour faire face aux périodes de disette. Le mode de vie actuel associé à une alimentation abondante et trop riche le rendent vulnérable aux maladies métaboliques et cardio-vasculaires telles que le diabète, l’obésité, l’hypertension artérielle, l’hypercholéstérolémie….

Quelles sont les conséquences de telles adaptations?

Ces adaptations, uniques dans le règne animal, permettent à l’homme, non pas de courir vite, mais d’être extrêmement endurant. Toutes ces caractéristiques anatomiques et physiologiques sont non indispensables voire inutiles pour la marche mais spécifiques pour la course en endurance. L’homme est fait pour courir…. Il est naturellement capable, en aérobiose, de courir des heures, voire des jours durant, à allure modérée et parcourir ainsi des distances phénoménales. Très peu d’animaux terrestres sont capables de courir sur de longues distances, on dénombre parmi eux quelques ongulés migrateurs tels les gnous (genre Connochaetes), les équidés, les canidés (notamment Canis lupus (loup) ou Lycaon pictus (lycaon)) et les hyénidés, mais aucun d’entre eux, par temps chaud, ne pourrait rivaliser avec l’homme. Tout cela reste théorique car il est évident que la grande majorité des humains adultes de notre époque moderne en serait bien incapable (étant donné leur condition physique en rapport avec leur sédentarité). Toutefois, les hommes du Néolithique, dans les conditions environnementales de l’époque le pouvaient et certaines ethnies ou encore des individus entraînés le peuvent encore.

Vraisemblablement, les représentants du genre Homo se servaient de cette aptitude quasiment unique dans le règne animal pour diversifier leur alimentation en chassant ou en récupérant des charognes. Repérant les oiseaux charognards dans le ciel, ils couraient vers les carcasses pour sen emparer avant l’arrivée d’autres charognards terrestres. N’étant pas naturellement armé de crocs, de griffes ou de cornes, doté d’une vitesse de pointe médiocre, il lui était difficile de venir à bout d’une proie ou de se défendre face à un prédateur. Vu ainsi, rien ne prédisposait Homo à connaître un tel succès évolutif, et pourtant….. Les hommes préhistoriques pratiquaient la chasse à l’épuisement ou « persistent hunting ». Ils couraient après une proie durant des dizaines de kilomètres jusqu’à ce que mort s’ensuive. Il est très facile à un humain, maintenant une allure de course modérée, d’obliger une antilope à fuir au galop. Dans un premier temps, celle-ci distancera d’ailleurs rapidement ses poursuivants. Puis, contrainte anatomiquement de respecter le rythme d’un cycle respiratoire pour un cycle locomoteur, elle ne sera pas en mesure d’abaisser sa température corporelle par halètement simultanément à sa fuite. Elle se verra dans l’obligation de stopper sa course pour haleter pour les besoins de sa thermorégulation. L’homme, lui, n’a pas ce problème, il peut d’une part adapter son rythme respiratoire à son allure de course, et, n’a pas à se soucier de sa thermorégulation qui se fait par sudation, donc il continue à courir jusqu’ à revenir à la hauteur de sa proie qui n’ a pas tout à fait récupérée. Celle-ci va à nouveau fuir au galop et distancer les chasseurs (mais un peu moins) puis s’arrêter pour haleter et ainsi de suite….et ce, jusqu’à ce que ses capacités de thermorégulation soient débordées après des heures de poursuite. Elle ne pourra alors plus fuir. Résignée à mourir, sa volonté de survivre étant annihilée devant autant de détermination, elle restera immobile à la merci des chasseurs. Bien plus tard, les premières armes (lances et arcs) firent leur apparition et aidèrent les humains dans leurs chasses (un animal blessé étant plus facilement traçable). De nos jours, ce mode de chasse est encore pratiqué occasionnellement par quelques ethnies tels les Bushmens du Kalahari (antilopes) ou les Tarahumaras du Mexique (cerfs).

 

Il n’est pas déraisonnable de conjecturer que la course en endurance à travers la chasse à l’épuisement ait pu, dans une certaine mesure, contribuer au développement du cerveau humain, à la cohésion sociale voire à la culture et à l’art. D’une part, l’accès à la viande a enrichi l’alimentation humaine en apportant d’ importantes ressources énergétiques dont le cerveau est gourmand pour son bon fonctionnement. De même, les apports en fer de la viande rouge ont contribué à une synthèse érythrocytaire plus efficace et donc une meilleure oxygénation du cerveau. Par ailleurs, au delà d’une nécessaire pugnacité, ce mode de chasse, à priori basique, suppose le développement de certaines facultés cognitives. Au cours de la poursuite, les premiers hommes perdaient fréquemment leur proie de vue, nécessitant des capacités de traque par repérage des empreintes, des traces de passage, par l’analyse des signaux environnementaux et par la connaissance des habitudes de leurs proies. Cela nécessitait également des capacités d’anticipation et d’élaboration de stratégies. Il fallait choisir la proie en fonction de la saison, puis l’isoler du reste du troupeau, la traquer et d’une certaine façon ne faire qu’une avec elle afin de prédire ses déplacements appelant au développement de l’imagination. On parle alors de traque spéculative. Enfin une certaine cohésion sociale était nécessaire, les hommes chassaient par petits groupes, ils devaient organiser les relais, le transport de l’eau et le retour au camp avec une quantité de viande optimale…..Cette technique de chasse est couronnée de réussite dans environ 50% des cas mais en situation d’échec, le coût énergétique en étant énorme, les infortunés chasseurs devaient pouvoir compter sur une certaine solidarité au sein de leur clan. Cette méthode de chasse a donc aussi probablement contribué au développement de la cohésion sociale. Quand la chasse est fructueuse, les chasseurs en font profiter tout le clan, dans le cas contraire, le reste du groupe devait leurs permettre de se nourrir (plus classiquement) et de récupérer. Les scènes de chasse ont ensuite été reproduites sur les parois de grottes préfigurant ainsi à l’avènement de l’art et de la culture.

D’une certaine manière, la course en endurance représente des centaines de millions de foulées pour l’homme, mais un grand pas pour l’Humanité.

Toutes ces facultés d’ordre intellectuelles et cognitives ont pu se développer grâce à la course en endurance. Elle aurait donc beaucoup apporté au cerveau humain et cette synergie entre l’intelligence et l’endurance aurait conduit au succès évolutif de l’Humanité telle que nous la connaissons. De nos jours, l’intelligence a pris le relais, l’homme a, d’une certaine manière, façonné le monde a sa convenance, s’est donné les moyens de se rendre la vie plus facile et n’a plus besoin de courir pour manger de la viande. Paradoxalement, victime de son succès évolutif, il est maintenant confronté à des problématiques inextricables de surpopulation, de surexploitation des milieux, de consumérisme à outrance, de réchauffement climatique, de conflits, mettant en danger l’avenir même de la planète et de la totalité des espèces qui la peuplent. Néanmoins, habitée par cet instinct ancestral, une partie d’entre nous continue à courir inexorablement comme pour ne pas oublier ce que nous sommes avant tout :  des mammifères bipèdes coureurs. car l’homme est né pour courir. Fort de cette conviction, aux gens qui me demandent ironiquement « pourquoi ou après quoi tu cours? », je leur réponds : « demande toi plutôt, pourquoi tu ne cours pas! » et comme le dit le Dr Liebermann : « il est normal de courir de 9 à 15 kilomètres par jour et d’avoir des cales sous les pieds, ce qui n’est pas normal, c’est de rester assis toute la journée durant ».

 

NB : Dans la classification de Carl Von Linné, Systemae Naturae parue en 1758, qui répertorie les êtres vivants, la nomenclature de chaque espèce est constituée d’une structure binomiale avec un premier nom latin (avec majuscule et en italique) correspondant au genre et un second nom latin (en italique) caractérisant l’espèce proprement dite. Quand des sous-espèces sont identifiées on rencontrera alors une nomenclature trinomiale.

Bibliographie :

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Bramble D., Carrier DR., (Jan 1983) :  » Running and Breathing in Mammals ». Science 219: 251-256.

Bramble D., Lieberman D. (Nov 2004): « Endurance running and the Evolution of Homo ». Nature 432 : 345-52.

Lieberman D., Bramble D. (2007): »The Evolution of Marathon running : capabilities in humans ». Sports Médicine 37 (4-5) 288-290

Lieberman D., Bramble D., Raichlen D., Shea J. (Oct 2006) :  « Brains, Brown and the Evolution of Human Endurance Running Capabilities » . Contributions from the third Stony Brook Human Evolution Symposium and Workshop : 77-92

Pickering TR., Bunn H. (Oct 2007) : « The endurance Running Hypothesis and hunting and scavenging in savanna-woodlands ». Journal of Human Evolution 53(4) : 434-438

Physiologie Animale.Gilles R., Anctil M., Baguet F., Charmantier M. et G., Péqueux A., Plumier JC., Sebert P. Ed. De Boeck

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