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IDÉES

PREHISTORY: WERE OUR ANCESTORS GREAT ATHLETES? The best way to understand the mobility of the first humans is to compare their skeletons with the bones of modern athletes.

Pour comprendre la manière dont les premiers humains se déplaçaient, il vaut mieux se pencher sur leurs os, et les analyser en regard de ce que l’on sait de l’ossature des sportifs actuels.

L’article est à retrouver sur The Conversation , média indépendant en ligne et sans but lucratif.

diameters of a bone’s diaphysis are used to assess its stiffness and strength. We tend to think of our skeleton as a rigid, stable structure. However, bone is a living material that renews itself throughout our lives and adapts to the stresses and strains to which it is subjected. For example, when we walk, we put pressure on our bones, bending and twisting them slightly. Bone responds to stress by becoming stronger and lighter. This adaptation is all the more effective when we are young. Bones do not adapt when stress is infrequent or of low intensity. Research conducted on athletes has been invaluable in understanding whether variations in the demands placed on our limbs throughout life lead to variations in bone structure. In the 1970s, research into the arms of male and female ten nis players showed a high degree of asymmetry, in favour of the humerus of the arm holding the racket. Increasing the diameter of the diaphysis makes the humerus of the dominant arm more robust and resistant. In some cases, the benefits of sport on the bones can last up to 30 years after stopping! Regular physical activity repeatedly stresses a bone which adapts by changing its size and shape. Conversely, studying the geometry of leg bones could tell us something about the way we move, but we should be careful when drawing conclusions. For example, of the many factors that can influence bone structure, those observed in prehistoric adults were partly the result of activity at a young age, when bones are more responsive to mechanical stimuli. BONE STRUCTURE AND BEHAVIOUR IN HOMO HEIDELBERGENSIS AND HOMO SAPIENS Analysing the leg bones of ancient human Homo species can help us to understand their mobility and determine if they walked a lot (high mobility), without defining their frequency of movement and the daily distance. We also look at the type of ter rain they walked on, because flat and hilly terrain have different effects on the bones. The more often you walk on uneven the terrain, the greater the strain on your bones and the stronger they will be. In 2023, we published our research on the mobility of a 24,000-year-old woman from the Caviglione Cave in Liguria, Italy. Based on the site’s topogra phy, this Homo sapiens woman was able to move across both steep and flat terrain. The results of analysis on her femurs and tibias showed that this woman had a very high degree of mobility;

PAR TONY CHEVALIER, ILLUSTRATION MARTIN JARRIE Préhistoire : nos

ANCÊTRES étaient-ils de grands SPORTIFS?

d’évaluer la rigidité et la résistance de celui-ci. Plus la diaphyse d’un os aura des diamètres externes et une épaisseur corticale élevés, plus elle sera résistante. Quand nous imaginons notre squelette, nous sommes tentés de le percevoir comme une structure rigide et stable. Pourtant, l’os est une matière vivante tout au long de la vie, qui se renouvelle et s’adapte aux contraintes habituellement subies. Par exemple, quand nous marchons, nous exerçons une pression sur nos os, nous les fléchissons et les tordons un peu. En conséquence, à la différence de l’acier, l’os réagit aux contraintes en se renforçant ou s’allégeant. Cette adaptation est d’autant plus efficace si vous êtes jeune. L’os ne s’adaptera pas si un type de contraintes se produit rarement ou si les changements d’in tensité dans nos activités physiques sont trop faibles. Les recherches menées sur les sportifs ont été d’une aide précieuse pour savoir si les variations de sollicitations de nos membres induisaient des variations de la structure osseuse au long de la vie. Dès les années 1970, les travaux réalisés sur les bras des joueurs et joueuses de tennis ont montré une asymétrie élevée en faveur de l’humérus du bras dominant, celui qui tient la raquette. L’augmentation du diamètre de la diaphyse entraîne une plus grande robustesse pour l’humérus du bras dominant, c’est-à dire une plus grande résistance. Le bénéfice osseux dû à des contraintes générées par le sport peut même dans certains cas perdurer encore trente ans après l’arrêt d’une pratique sportive ! Désormais, nous savons qu’une activité physique régulière va engendrer des contraintes récur rentes sur un os, et que celui-ci va s’adapter en changeant sa géométrie (taille et forme). Ainsi, en faisant le cheminement inverse, l’étude de la géométrie des os de la jambe serait un moyen de nous renseigner sur la manière de se déplacer de leur propriétaire. Bien entendu, il faut être très prudent lors de ce type d’interprétation. Par exemple, au-delà des multiples facteurs qui peuvent influer sur la structure osseuse, la structure observée chez un adulte préhistorique résulterait en partie de son activité à un jeune âge, à une époque où son os était plus réactif aux stimuli mécaniques.

R egarder notre passé nous pousse parfois à nous comparer à nos ancêtres, à mesurer la distance qui nous sépare d’eux, que ce soit sur un plan comportemental ou sur un plan phy sique. De multiples travaux de recherches ont montré qu’avant la généralisation de l’agriculture, les humains étaient très mobiles, c’est-à-dire qu’ils effectuaient des déplacements fréquents et/ou longs afin d’exploiter leur territoire pour se nourrir et trouver des matières premières pour confectionner des outils. Mais auraient-ils pu courir plus vite ou plus longtemps que nos athlètes ? À quel point étaient-ils actifs ? Pouvons-nous quantifier leurs efforts ? Si répondre directement à certaines questions est difficile, nous pouvons les détourner et nous demander à quel point l’activité physique des hommes et femmes préhistoriques depuis des centaines de milliers d’années a impacté la structure de leurs os, en parti culier ceux des jambes. L’os, par son adaptation au cours de la vie, révèle d’une certaine manière les efforts consentis par un individu: plus il se renforce, plus l’activité était importante. Plus précisément, nous cherchons à savoir comment une « simple » marche, même chez des personnes très mobiles, a pu induire un renforcement des os si remarquable chez certains de nos ancêtres. L’utilisation des scanners permet d’étudier avec précision la structure interne des os des humains actuels et passés. C’est sur le terrain de l’analyse géométrique des os que se jouera cette rencontre à travers le temps. Bien utilisée, la géométrie des sections osseuses, qui intègrent des diamètres internes et externes, permet d’évaluer la robustesse (c’est-à-dire le renforcement) et la forme des os, et de faire le lien avec la mobilité d’un individu. Voyons cela en détail. L’ACTIVITÉ PHYSIQUE MODIFIE LES OS L’ingénierie mécanique enseigne que les propriétés géométriques d’une structure rendent compte des propriétés mécaniques. De fait, les dia mètres externes et internes de la section diaphysaire d’un os permettent

D elving into our past can lead us to com pare ourselves with our ancestors to see how similar or different we are, both phy sically and psychologically. Research has shown that before the spread of agriculture, humans were highly mobile, travelling constantly in search of food and raw materials for tool making. But questions remain: did they run faster and longer than today’s athletes? How active were they? Can we quantify their exertion? While it’s difficult to answer some of these questions, what we can determine is how the physical activity of prehistoric men and women affected their bone structure, particularly their legs. Adapting over the course of a lifetime, bones can reveal much about an individual’s movements, like how their strength increased according to their activity levels. Particularly how walking may have led to the remarkable strengthening of the bones of some of our ancestors. Using scanners and geome tric bone analysis, we can compare the internal bone structure of humans past and present. This includes measuring internal and external diameters to assess the strength and shape of bones in order to deter mine a person’s mobility. Let’s take a closer look. BONES CHANGE WITH PHYSICAL ACTIVITY Mechanical engineering teaches us that the geo metric properties of a structure determine its mechanical properties. In fact, the outer and inner

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