Passer plus de temps assis sur nos fesses n'est pas seulement un problème d'obésité et de maladie cardiaque. Le passage à un mode de vie plus sédentaire a probablement également été néfaste pour nos os. Deux articles publiés aujourd'hui dans les Actes de l'Académie nationale des sciences suggèrent que les humains ont développé des os articulaires plus légers dans notre histoire évolutive relativement récemment, en réponse à des changements dans l'activité physique.
Contenu connexe
- Comment un projet agricole au Brésil s'est transformé en une tragédie sociale et écologique
- Des humains anciens ont-ils été construits pour la boxe?
Une étude a identifié l'origine de ces os plus faibles au début de l'Holocène, il y a environ 12 000 ans, lorsque les humains ont commencé à adopter l'agriculture. «Les squelettes humains modernes se sont récemment déplacés vers des corps plus légers - plus fragiles, si vous préférez -. Cela a commencé lorsque nous avons adopté l'agriculture. Notre régime a changé. Notre niveau d'activité a changé », a déclaré Habiba Chirchir, co-auteur de l'étude, anthropologue du programme Human Origins du Smithsonian.
La deuxième étude attribue la faiblesse des os des articulations à différents niveaux d'activité physique dans les sociétés humaines anciennes, également liés à la chasse par rapport à l'agriculture. Les deux travaux ont des implications pour la santé humaine moderne et l'importance de l'activité physique pour la résistance des os.
«Le squelette léger de l'homme moderne a un impact direct et important sur la résistance et la rigidité des os», a déclaré Tim Ryan, anthropologue à la Penn State University et co-auteur de la deuxième étude. En effet, la légèreté peut se traduire par une faiblesse: davantage d'os brisés, une incidence accrue d'ostéoporose et une perte osseuse liée au vieillissement.
Les scientifiques savaient déjà que le squelette humain moderne était plus long, plus mince et généralement plus faible que celui de ses prédécesseurs hominiens, mais personne ne savait vraiment ce qui conduisait à cette «gracilité». Des études précédentes suggéraient que la marche debout faisait davantage pression sur les articulations pour qu'elles durent longtemps. et maigre, tandis que d'autres ont fait valoir qu'une diminution de l'activité physique ou des modifications de l'alimentation ont été à l'origine de ces modifications du squelette.
Récemment, des scientifiques se sont concentrés sur l'os trabéculaire, le matériau semblable à une éponge qui se trouve aux extrémités des os qui forment les articulations. «Pensez à la fin d'un os de poulet: si vous coupez à travers, vous voyez alors ce maillage d'os entrelacés», dit Chirchir. Les humains modernes ont une densité osseuse trabéculaire inférieure à celle de leurs ancêtres dans des os spécifiques.
Les os spongieux réagissant au stress mécanique, Chirchir et ses collègues ont donc décidé de faire un scanner des os de la main des primates, y compris des humains, pour voir si les os différaient en fonction du déplacement des animaux. «Nous pensions que si un orang-outan grimpait, il devrait avoir une structure d'os trabéculaire différente de celle des knuckle walkers, comme les chimpanzés», dit Chirchir.
L'équipe a remarqué que les scans de mains humaines étaient radicalement différents de ceux de leurs parents primates. Dans la tomodensitométrie, les bulles d'air apparaissent sombres sur un fond blanc d'os. «La main de l'homme avait très peu de blanc par rapport aux autres os de la main d'un primate», dit Chirchir, indiquant qu'il pourrait être incroyablement léger et aéré. C'était donc frappant. Elle et ses collègues se demandaient comment la densité de l'os trabéculaire dans le reste du squelette humain se comparait à celle des autres primates et des premiers ancêtres humains.
Dans ces coupes transversales de la tête du métacarpe et du fémur, vous pouvez voir la diminution de la densité de l'os trabéculaire allant des chimpanzés (extrême gauche) à l'homme moderne (extrême droite). ( PNAS / Chirchir et al.) L'équipe a examiné des coupes transversales circulaires de sept os situés dans les articulations des membres supérieurs et inférieurs des chimpanzés, des orangs-outans de Bornéo et des babouins. Ils ont également examiné les mêmes os chez les humains modernes et primitifs, ainsi que chez les Néandertaliens, Paranthropus robustus , Australopithecus africanus et autres Australopithèques. Ils ont ensuite mesuré la quantité d'os blanc dans les balayages par rapport à la surface totale pour trouver la densité d'os trabéculaire. Les chiffres ont confirmé leurs soupçons visuels. Les humains modernes avaient 50 à 75% moins d'os trabéculaire moins dense que les chimpanzés et certaines hominines avaient des os deux fois plus denses que ceux de l'homme moderne.
Alors, quand la densité osseuse trabéculaire a-t-elle commencé à baisser dans l'arbre généalogique humain? L’équipe a découvert que les premiers Homo sapiens avaient un os spongieux assez dense jusqu’à la fin du Pléistocène ou au début de l’Holocène - lorsque les humains subissaient des transitions majeures de leur mode de vie, telles que l’alimentation et l’élevage du bétail plutôt que de chasser. Cela signifie probablement que la pression de sélection pour les os plus lourds a commencé à diminuer.
«Nous pensons que les humains sont de moins en moins actifs et de plus en plus sédentaires. Les gens adoptaient l'agriculture, la domestication des animaux. Cette réduction de l'activité physique est la conséquence de ce squelette léger », a déclaré Chirchir. Mais cette étude n'a examiné qu'un facteur de la densité osseuse trabéculaire. L'épaisseur, le volume et la surface de l'os spongieux peuvent nous en dire beaucoup sur la force des os des articulations. Le travail n'a pas non plus regardé les fourragères humaines modernes pour voir si leur activité accrue leur donnait des articulations plus fortes. C'est là qu'intervient la deuxième étude.
Ryan a fait équipe avec Colin Shaw à l'Université de Cambridge pour examiner l'os trabéculaire dans des spécimens archéologiques appartenant à quatre groupes humains antiques - deux pratiquant l'agriculture et deux pratiquant l'agriculture - dans ce qui est maintenant l'Illinois. Les chercheurs se sont concentrés sur l'articulation de la hanche, car elle est importante pour supporter le poids du squelette humain pendant la marche.
Ils ont constaté que les butineuses avaient un os trabéculaire plus épais, un volume plus important et une surface plus basse dans les hanches que les agriculteurs. Les deux groupes d'agriculteurs ne différaient pas l'un de l'autre et «les deux groupes sédentaires ont également consommé une gamme d'aliments disponibles localement, ce qui signifie que leur régime alimentaire n'était pas nécessairement déficient», explique Ryan. Cela suggère que le régime alimentaire est moins important que le stress biomécanique que parcourent les longues distances et que les animaux de chasse font la hanche humaine.
Sur la base d’analyses microCT, Ryan et Shaw ont créé ces rendus 3D de la tête du fémur à partir d’un agriculteur (en bas) et d’un chasseur-cueilleur (en haut). Ces rendus les ont aidés à déterminer le volume d'os spongieux dans des sections de la tête fémorale. (Gracieuseté de Timothy M. Ryan) 
Sur la base des travaux de Ryan et Shaw, les agronomes humains relativement sédentaires (à droite) ont des squelettes plus légèrement construits par rapport à des cultivateurs plus mobiles (à gauche). Les images 2D microCT à travers la tête du fémur, où il se connecte à l'articulation de la hanche, montrent des différences de structure osseuse. (Gracieuseté de Timothy M. Ryan) Alors que Chirchir souligne qu’ils ne peuvent pas exclure des facteurs tels que l’alimentation ou la maladie, les deux études indiquent que l’activité physique est le facteur déterminant de ces modifications de nos squelettes. Elle note également que l'activité physique peut modifier nos squelettes au cours de l'évolution et au cours de notre vie. C'est important pour ceux d'entre nous qui vivent dans des environnements industrialisés, où nous passons beaucoup de temps assis au travail et à la maison. Les cas d'ostéoporose sont plus fréquents dans de tels endroits et, chez les patients atteints d'ostéoporose, l'os trabéculaire présente le risque le plus élevé de cancer.
«Les humains peuvent avoir une structure osseuse trabéculaire robuste, similaire à celle observée chez les primates non humains en vie, s'ils pratiquent un niveau d'activité physique approprié tout au long de la vie», déclare Ryan. Cela pourrait réduire les fractures de la hanche liées à la perte osseuse avec l'âge. Alors peut-être qu'au lieu de manger comme les premiers humains, nous devrions faire de l'exercice comme eux.
