Analyse tridimensionnelle du complexe pelvi-fémoral : son fonctionnement et sa mise en place au cours de l'ontogenèse : dimension évolutive et applications cliniques

• Auteur / Autrice : Noémie Bonneau
• Direction : Christine Tardieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la nature et de l'homme. Anthropologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris, Muséum national d'histoire naturelle
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Gasc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Peter Schmidt, Michel Baylac, Olivier Gagey
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christopher K. Ruffo, Jean-Yves Lazennec

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hominidés

Homme -- Attitude et mouvement

Amplitude articulaire

Articulation coxo-fémorale

Résumé

Bien que la locomotion bipède soit observée occasionnellement chez de nombreux primates, l’espèce humaine se caractérise par une utilisation permanente de ce mode locomoteur. La bipédie induit de fortes contraintes mécaniques sur le squelette locomoteur humain et, en particulier, sur l’articulation coxo-fémorale qui assure la transmission des forces transitant entre le tronc et les membres inférieurs. Les enjeux de cette étude concernent à la fois l’anthropologie physique, la biologie évolutive et l’orthopédie clinique. Dans un premier temps, un important travail méthodologique a été réalisé afin de proposer des méthodes fiables de détermination des axes tridimensionnels de l’acetabulum et du col fémoral. Des dissections anatomiques ont permis d’approfondir nos connaissances morpho-fonctionnelles de la région acétabulaire grâce à l’analyse tridimensionnelle du labrum. Parallèlement, une méthode innovante, utilisant un modèle tridimensionnel constitué d’ellipses successives, a été développée pour une détermination précise de l’axe tridimensionnel du col fémoral. Suite à ce travail méthodologique, les variations de ces deux axes tridimensionnels ont été quantifiées au sein d’un large échantillon d’Hommes modernes. Afin de comprendre la nature de ces variations, une synthèse des travaux de biomécanique a été réalisée et des analyses ontogénétiques ont été menées. Une analyse intégrative a révélé l’absence inattendue de co-variation entre l’axe d’orientation tridimensionnel du col fémoral et celui de l’acetabulum et une faible congruence de l’articulation coxo-fémorale. Ce résultat s’accorde avec le faible niveau d’intégration que nous avons observé entre les systèmes biomécaniques gouvernant les orientations tridimensionnelles respectives de l’acetabulum et du col fémoral. L’orientation de l’acetabulum est liée à la morphologie osseuse de la ceinture pelvienne, comme le suggère le lien étroit mis en évidence entre l’orientation des trois branches du cartilage en Y et l’architecture du réseau trabéculaire pelvien au cours de la croissance. Au contraire, l’orientation du col fémoral est fortement dépendante de l’activité musculaire. Nous avons proposé que ce faible niveau d’intégration puisse être imputé à l’histoire phylogénétique de l’articulation. Afin d’approfondir cette hypothèse une étude comparative a été menée. Nos résultats montrent que la congruence maximale de l’articulation coxo-fémorale est obtenue pour les genres Homo, Pan, Gorilla et Pongo, en posture quadrupède.

Although an occasional bipedal gait and posture are observed in numerous primates, humans are characterized by a habitual and permanent use of this locomotor behaviour. Bipedalism results in strong constraints on the human locomotor skeleton, and especially on the coxo-femoral joint which ensures transmission of the forces between trunk and lower limbs. This study specifically addresses questions in physical anthropology, evolutionary biology as well as clinical orthopaedics. Firstly, an important methodological work was conducted in order to propose accurate methods to determine the three-dimensional axes of both the acetabulum and the femoral neck. Three-dimensional analyses of the labrum based on anatomical dissections resulted in an improvement of our morpho-functional understanding of the acetabular region. In parallel, an innovative method, using a three-dimensional model based on successive ellipses, was developed and allows an accurate determination of the three-dimensional axis of the femoral neck. Based on this methodological work, variations of both these three-dimensional axes were quantified on a large sample of modern humans. In order to better understand the nature of these variations, a review of the biomechanical literature was performed, and ontogenetic analyses were conducted. An integrative analysis revealed the unexpected absence of covariation between the three-dimensional orientation of the acetabulum and the orientation of the femoral neck, as well as a poor congruity of the coxo-femoral joint. These results are in accordance with the low level of integration that we have observed between the biomechanical systems governing the three-dimensional orientations of both the acetabulum and the femoral neck. The orientation of the acetabulum is related to the osseous morphology of the pelvic girdle, as suggested by the strong relationships observed between the orientation of the flanges of the triradiate cartilage and the architecture of the trabecular system of the hip bone during growth. In contrast, the orientation of the femoral neck is strongly influenced by muscular activity. We suggest that the low level of integration may partly be due to the phylogenetic history of the hip articulation. To test this hypothesis, comparative analyses were pursued and showed that maximal congruity of the coxo-femoral joint was obtained for the genera Homo, Pan, Gorilla and Pongo in a quadrupedal posture.