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Morphométrie 3D : une révolution dans la paléontologie
Morphométrie 3D : une révolution dans la paléontologie
Examiner, au micron près, le sosie d'une boîte crânienne fossile ? Reconstituer les parties manquantes de celle-ci, y compris le cerveau ? Rien de plus simple… ou presque.
La reconstitution en 3D permet d'étudier les fossiles sous tous les angles sans risquer de les détériorer, et d'en reconstituer les parties manquantes. Ici, un cerveau d'australopithèque A. afarensis, espèce à laquelle appartiennent Lucy et l'enfant de Dikika.
"Quand j'ai démarré ma carrière, à la fin des années 1970, on faisait surtout de l'anatomie comparée, en étudiant les os humains, des grands singes, des hominines", se souvient Jean-Jacques Hublin. Depuis, les méthodes ont considérablement évolué avec l'irruption, à la fin des années 1990, des outils de modélisation en 3D. "Toucher les fossiles les abîme. Les muséums n'aiment pas qu'on manipule leurs collections, et on les comprend : à force d'avoir été mesuré au compas métallique, l'os frontal du crâne de l'homme de la Chapelle-aux-Saints a fini par être creusé !"
Avant l'essor de l'informatique, les mesures se limitaient à des dimensions linéaires ou à des angles. "Aujourd'hui, avec les scanners on peut entièrement visualiser un crâne en trois dimensions à partir de ses fragments, reconstruire les parties manquantes et surtout analyser bien plus finement et de façon quantitative les variations de forme", souligne le paléoanthropologue.
"Ce sont des outils extraordinaires", s'enthousiasme Philipp Gunz, de l'institut Max-Planck. En avril dernier, son groupe a décrit avec une précision remarquable un crâne d'A. afarensis, vieux de 3,3 millions d'années, découvert à Dikika (Éthiopie) en 2000. "Nous avons pu compter les lignes de croissance d'une dent : 824, ce qui signifie que cet australopithèque avait deux ans et demi au moment de son décès !"
Une résolution de l'ordre de 5 micromètres
Aux débuts de cette révolution, les scientifiques utilisaient des scanners médicaux. "Mais ils sont conçus pour une irradiation minimale, un temps d'exposition très court et ont une résolution assez faible puisqu'un millimètre suffit souvent au diagnostic, précise Jean-Jacques Hublin. Pour les fossiles, on a tout le temps qu'on veut ! On essaie quand même de limiter l'irradiation pour ne pas dégrader l'ADN susceptible d'être récupéré." La résolution couramment atteinte avec des instruments de microtomographie est de l'ordre de 5 micromètres. Et les synchrotrons, tel celui de Grenoble (ESRF), permettent de visualiser des structures plus fines encore.
Une fois les modélisations des fragments achevées commence un long travail de reconstitution.
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