Méthodes d’études

Les Méthodes d’études des Australopithèques

         L’étude des restes squelettiques des australopithèques, qu’ils s’agissent d’ossements ou de dents, repose sur une analyse comparative des caractères morphologiques avec les espèces actuelles, l’Homme et les grands singes africains notamment.

         Les caractères observés peuvent être de nature qualitative. Ce sont des caractères morphologiques, définis sur le crâne ou sur le squelette postcrânien, difficilement mesurables.

         D’autre caractères sont dits quantitatifs. Classiquement, ils consistent en mesures , métriques et angulaires, prises directement sur l’os à l’aide d’instruments anthropologiques tels que le pied à coulisse ou le goniomètre (mesure d’angles). Leur définition repose sur l’identification de points de référence reproductibles. Ces approches traditionnelles restent très utilisées aujourd’hui dans le domaine de la paléoantropologie.

         Depuis une vingtaine d’années, grâce au développement de logiciels et de systèmes d’enregistrements et d’imageries très performants, les paléontologues se tournent vers des techniques sophistiquées, nécessaires pour qui veut analyser avec précision la forme et la taille du squelette des hominidés fossiles. Les méthodes radiographiques de saisie scanner et d’imagerie 3D sont aujourd’hui courantes. Plus précises, les techniques d’imageries médicales permettent une nouvelle approche des structures intra-osseuses jusqu’à présent inaccessibles telles que la structure endocrânienne, l’oreille interne, les variation de l’épaisseur des parois crâniennes, les sinus ou les canaux carotidiens.

         La méthode de « Morphométrie géométriques »

D’autres méthodes quantitatives sont regroupées sous ce terme. La morphométrie géométriques utilise des points homologues jugés beaucoup plus fiables qu’en morphométrie classique. Il existe quatre méthodes de MG.

1.     Les méthodes de superpositions dites aussi méthodes procustes qui consistent à superposer un ensemble d’objets, en 2 ou 3 dimensions, ceci par le biais d’ajustements successifs par les moindres-carrés, de rotations et de translations. Tous ces objet sont ramenés à une même taille (taille isométrique).

2.     La méthode des plaques minces dont le fondement remonte à d’Arcy Thompson (1961) avec les grilles de transformations. Les méthodes actuelles ont rendu quantitatives ces approches qui jusqu’ici étaient descriptives. La méthodes des plaques minces n’est applicable qu’en 2 dimensions, ce qui limites quelque peu son champs d’application. Elle consiste à visualiser et à analyser les déformations que subit une plaque mince quadrillée pour passer d’une forme (objet de référence) à une autre (objet de comparaison).

3.     La méthode des éléments finis directement inspirée de la méthode de d’Arcy Thompson, permet une approche tridimensionnelle des changements de forme. De même que pour les plaques minces, on visualise ici les déformations des éléments finis à partir d’un objet de référence.

4.     L’analyse des matrices de distance euclidienne présente la forme comme la matrice de toutes les distances linéaires possibles entre les point-repères : c’est la matrice de forme. La comparaison entre deux objets se fera par la matrice de différence de forme ou la matrice de différence de croissance (étude de l’ontogénie : étude du développement de l’individus, depuis la fécondité de l’œuf jusqu’à l’état adulte).

Techniques d’étude de l’émail dentaire

         L’analyse de l’émail nécessite l’observation des couches internes, ce qui limite quelque peu son application. Les dents de l’Homme actuel et des  grands singes doivent être coupées en sections fines, de l’ordre de 40-80 microns (1 micron = 0,001 mm). Ces sections sont observées au microscope optique sous différent grossissements, ce qui permet de distinguer nettement les structures de l’émail. Un faible grossissement permet l’analyse des lignes de croissances de périodicités de 8 jours, tandis qu’un grossissement fort doit être utilisé pour observer les lignes de croissances journalières. Ces dernières peuvent aussi être repérées avec le microscope électronique à transmission ou à balayage. Le microscope à balayage ne révèle que la topographie de l’échantillon. L’émail est donc attaqué aux acides car leur action sera différente selon sa composition. Les lignes journalières sont en fait des régions de l’émail dont la composition est particulière, ce qui explique qu’elles soient plus sensibles à l’acide que l’émail environnant.

         L’étude de l’émail des hominidés fossiles se complique car il est hors de question de se permettre de faire des sections des dents. Cependant, les sites africains ont livré une grande quantité de dents d’hominidés naturellement cassées. Leur étude au microscope optique nécessite avant tout de les immerger dans l’alcool pour une meilleure observation de la microanatomie de l’émail. Pour les analyser au microscope électronique à balayage, les dents fossiles sont moulées avec des produits qui reproduisent des détails de l’ordre de moins d’un micron.

         L’étude de l’émail est ensuite réalisée avec des appareils de mesure branchés sur le microscope ou, pour la plupart des fossile africains, à l’aide de photographie prises au microscope.