mercredi 30 novembre 2016

THEME : LA TERRE DANS L'UNIVERS, LA VIE ET L'EVOLUTION DE LA VIE. L'utilisation de l'ATP par les cellules musculaires (Spé)

Notre organisme, et particulièrement nos muscles, a besoin d'énergie pour fonctionner. Cette énergie est fournie par les nutriments. Cependant une utilisation directe est impossible dans l'organisme. Tout transfert d'énergie passe par l'intermédiaire d'une molécule appelée ATP (adénosine tri-phosphate) :
Une adénosine tri-phosphate contient 3 molécules de phosphate riche en énergie. Lorsqu'on détache le 3ème phosphate, on libère ainsi une grande quantité d'énergie. La molécule ainsi obtenue est l'ADP (adénosine di-phosphate). La libération du 3ème phosphate se fait par hydrolyse et l'accrochage d'un phosphate à une molécule est appelée phosphorylation. Rappelons qu'un phosphate isolé sera ainsi un phosphate inorganique Pi. La réaction est la suivante :


Comment la cellule musculaire fabrique de l'ATP
L'activité physique est conditionnée par l'activité des cellules musculaires. Comme toute cellule, la cellule musculaire (ou fibre musculaire) a besoin d'énergie, c'est à dire d'ATP, pour fonctionner.
Lorsqu'on parle d'une activité musculaire, il faudrait plutôt parler des activés musculaires. En effet, selon que l'on soulève un poids ou que l'on fait un jogging, l'effort n'est pas le même.
Le tableau suivant, met en évidence, ces différences à partir de quelques sports :

L'effort d'un haltérophile est bref et très demandeur en énergie. C'est un sport qui demande de l'explosivité. L'ATP nécessaire à cet effort est fabriqué à partir d'une molécule phosphorylée, la phosphocréatine (P-Cr) comme le montre le graphe suivant :

La réaction est la suivante :



On constate que la réaction ne nécessite pas de dioxygène. On est donc dans une réaction anaérobie. Cette réaction ne produit pas de substance de déchet comme l'acide lactique. On parle de métabolisme anaérobie alactique.
La créatine est une molécule synthétisée par le corps humain. Elle est cependant utilisée comme supplément par le sportifs (et les sportifs du dimanche !) avec des résultats extrêmement aléatoire, selon l'individu et la qualité du produit.



Si un effort explosif demande un métabolisme particulier, il sollicite aussi des fibres musculaires particulières. Les tableaux suivants précisent les spécificités métaboliques des fibres musculaires :



On constate que les fibres de type II possèdent un métabolisme anaérobie alactique. Ce sont donc ces fibres II qui sont le plus sollicitées en haltérophilie et dans les sports explosifs.
Si on revient au tableau des différents sports, on constate que lors d'un effort de quelques minutes, le métabolisme de la cellule musculaire n'est pas le même. Il y a production d'acide lactique comme le montre le document suivant :


On constate que dès que le taux de phosphocréatine a atteint un niveau assez bas, la production d'acide lactique se met a grimper.
On peut indiquer la réaction qui forme l'acide lactique musculaire :



Quel est l'origine du glucose qui interveint dans le métabolisme anaérobie lactique et aérobie ?
Il existe dans les tissus des formes de stockage du glucose. Une est particulièrement important, le glycogène.

Nous allons donc vérifier qu'il existe des réserve de glycogène dans le muscle, en utilisant de la viande de bœuf.

Protocole


On obtient le résultat suivant :


On obtient aussi une précipitation du glycogène dans l'éthanol.
Le glycogène musculaire, par glycogénolyse, va donc donner des molécules de glucose capables de fournir le substrat nécessaire à la réaction. Ce sont aussi les fibres de type II qui assurent le métabolisme anaérobie lactique.
Dans le cas des sports de fond, c'est le métabolisme aérobie qui prend la relève. On est dans le cadre de la respiration cellulaire. C'est toujours le glycogène qui est la source de l'énergie mais dans ce cas, après glycogénolyse, le glucose est totalement oxydé en CO2.

Utilisation du glycogène chez un marathonien.


Dans ce cas, comme l'indique le tableau déjà cité, ce sont les fibres de type I qui sont sollicitées.

Les différents types de métabolismes


Nous venons de voir comment la cellule musculaire récupère de l'énergie sous forme d'ATP. 
Intéressons nous maintenant aux mécanismes de dépense d'énergie, c'est à dire à la contraction musculaire.
Un muscle est constitué de grandes cellules contenant plusieurs noyaux, appelées fibres musculaires ou myocytes. Le cytoplasme est appelée sarcoplasme. La cellule musculaire contient des fibrilles protéiques appelées myofibrilles.


Les documents suivants montrent la structures des fibres musculaires :


On peut constater que les fibres de type II sont beaucoup moins riches en mitochondries :

les myofibrilles sont essentiellement constitués d'actine et de myosine. Leurs structures sont données sur le document ci-dessous :


La structure des fibrilles varie selon que la fibre est contractée ou décontractée.


La contraction musculaire est due à la rotation des têtes de myosine qui s'accrochent au filaments d'actines. Cet accrochage permet de déplacement relatif des fibres ce qui entraîne la contraction musculaire.
Le mouvement de la tête de myosine nécessite de l'énergie. c'est à ce niveau que l'ATP fabriqué par la cellule musculaire va être consommé selon les modalités suivantes :











mardi 22 novembre 2016

THEME 1A. GENETIQUE ET EVOLUTION. Origine des ratites



A quoi ça ressemble un ratite ?

Autruche


Casoar


Nandou

 
Emeu


Kiwi

 
Le modèle proposé par le document 

1) Autour de 80 millions d'années existe le dernier ancêtre commun (DAC) à tous les ratites actuels. L'ouverture de l'Océan Indien sépare cette population en 2 groupes, l'un occupant l'ensemble Afrique-Amérique du Sud et l'autre l'ensemble constitué par l'Australie, le contient Zelandia et la Nouvelle-Guinée.
L'ouverture de l'Atlantique Sud vers -75 millions d'années provoquent la séparation des 2 taxons, Autruche et Nandous à partir d'un DAC.
Un peu plus tard, la séparation de Zelandia de l'Australie entraine lea séparation du taxon des Kiwis et celui des Emeus/Casoars à partir d'un DAC.
C'est donc la tectonique des plaques qui est la responsable de l'isolement géographique des différentes populations qui ont ensuite divergé jusqu'à représenter des taxons très différents.

2) La séparation du taxon des Casoars et celui des Emeus a une origine différente. Le détroit de Torrès étant de relative faible profondeur, une période glaciaire même pas très forte à pu entrainer une baisse du niveau océanique suffisante pour permettre des migrations animales entre l'Australie et la Nouvelle-Guinée. Le DAC des Emeus et des Casoars occupaient donc cet ensemble. Lors de la période interglaciaire, les deux populations se sont trouvés séparées par le remontée des eaux. Elles ont ensuite évolué de façon très différente.

Modification du modèle

Ce modèle est celui proposé par Alan Cooper dans les années 1990. En 2014, des chercheurs de l'université d'Adélaïde ont montré en analysant de l'ADN de deux æpyornis conservé dans un musée de Nouvelle-Zélande, que le Kiwi n'était pas un cousin de l'Emeu, mais plutôt de l'æpyornis ou Oiseau éléphant de Madagascar, qui pouvait atteindre 3,5 m et 450 kg. Il aurait disparu vers l'an 1000. 

Reconstitution d'un oiseau-éléphant




samedi 19 novembre 2016

THEME 1A. GENETIQUE ET EVOLUTION. La limace cleptomane (TS)


Elysia chlorotica est un gastéropode marin qui vit le long des côtes américaine. Il se nourrit essentiellement d'un algue appelée Vaucheria littorea. Ce qui est frappant c'est sa couleur verte. On a pu constater que ses cellules possèdent des chloroplastes et que ces chloroplastes sont fonctionnelles puisqu'en présence de lumière, les adultes rejettent du dioxygène.
Warning. Very important. La limace rejette 24 h/24 du CO2 car elle respire, mais elle ne rejette du dioxygène qu'en étant éclairé, la photosynthèse n'ayany lieu qu'en présence de lumière.
Cette capacité de photosynthèse n'existe pas chez les jeunes Elysia. Ce n'est que lorsqu'elles ont absorbé des chloroplastes de Vaucheria qu'elles peuvent photosynthétiser plusieurs mois, c'est à dire fabriquer leur propre matière organique sans avoir à manger.
Pour que les chloroplastes soient fonctionnels, il faut que l'organisme possède le ou les gènes capables de les faire fonctionner. Une analyse des séquences ADN du gène PSBO chez Vaucheria et chez un adulte et un œuf d'Elysia montre des séquences parfaitement identiques.
L'hypothèse la plus couramment retenue est qu'il y a eu un transfert horizontal du gène PSBO de l'algue vers le gastéropode. L'animal a intégré le gène dans son propre génome et dès qu'il absorbe des chloroplastes, ceux-ci deviennent fonctionnels.
Cependant, certains chercheurs réfutent ce modèle car ils n'auraient pas trouvé le gène PSBO dans les séquences ADN des œufs d'Elysia. Pour expliquer l'existence d'une photosynthèse animal, ils supposent un transfert du gène PSBO à chaque génération, celui-ci ne s'incorporant pas dans le génome de la limace. On retient alors un modèle d'endosymbiose.
Quant au néologisme cleptoplaste, il correspond bien à la réalité biologique puisque le préfixe grec klepto signifie voler et que ce sont les plastes que l'animal conserve en vue d'utilisation.

mardi 15 novembre 2016

THEME 1B. LA TECTONIQUE DES PLAQUES : L'HISTOIRE D'UN MODELE. La naissance de l'idée de dérive des continents (1ere S)

Comment on se représentait la Terre autrefois
Dès l'Antiquité, Eratosthène calcule le rayon terrestre estimé à 6400 km environ. En revanche, la connaissance de l'intérieur du globe va rester embryonnaire pratiquement jusqu'au début du XXème siècle.
Les connaissances ont été résumé par le jésuite Athanasius Kircher au XVIIème siècle. Les volcans sont animés par l'activité d'un feu central et par une circulation des vents à l'intérieur du globe.



C'est une conception proche qu'on retrouve chez Jules Vernes (1828-1905) dans son Voyage au centre de la Terre (1864). Les volcans sont plus le sujet de belles aquarelles que d'un travail scientifique.

Quelques aquarelles d'une éruption du Vésuve à la fin du XVIIIème siècle




Il faudra attendre 1902 et le travail d'Alfred Lacroix sur l'éruption de la Montagne Pélée à la Martinique, pour que la volcanologie commence timidement son existence.
C'est l'autrichien Eduard Suess, le plus grand géologue de son époque, qui fixe les idées vers 1900. La Terre était au début une boule de matière en fusion qui se refroidit progressivement en créant à sa surface une croûte.
Au cours du temps, par deshydratation, la terre perd du volume et la croûte se plisse comme la peau d'une pomme, créant des creux occupés par les océans et des zones élevées, les chaînes de montagne.


Tous les géologues dans les années 1900-1920 sont donc convaincus que les continents terrestres n'ont jamais subi de déplacement. Ils soutiennent donc un modèle fixiste.

Les apports d'Alfred Wegener (1880-1930)
Alfred Wegener est un scientifique allemand qui le premier imagine une mobilité des continents. Il appelle ce mécanisme "dérive des continents". Il affirme que durant le Carbonifère et le Permien, les continents étaient réunis sous la forme d'un super-continent unique : la Pangée (étymologiquement "toute la Terre", en grec).



Grâce à un certain nombre d'indices sur lesquels nous allons revenir, Wegener reconstitue la Pangée à partir des différents continents actuels.


Les arguments de Wegener
La reconstitution de la Pangée par Wegener se fonde sur plusieurs arguments.



— la complémentarité des lignes de côtes et des massifs montagneux anciens. C'est particulièrement visible dans le cas de l'Amérique du sud et de l'Afrique.


— la reconstitution de la paléo-calotte polaire sud datant de la Pangée, rend bien compte des traces fossiles actuelles trouvées sur plusieurs continents.



— Plusieurs fossiles comme la fougère Glossopteris et les vertébrés Lystrosaurus, Cynognathus et Mesosaurus se retrouvent sur plusieurs continents. Cette présence est donc difficile à expliquer dans le cas d'un modèle fixiste de la Terre.


— le dernier argument de Wegener est plus complexe. On rappelle qu'à l'époque, les géologues pensaient que les continents et les fonds océaniques étaient de même nature, l'ensemble découlant d'une contraction terrestre.


Wegener fait remarquer alors que la répartition des altitudes et des profondeurs devrait donc suivre une courbe de Gauss comme la suivante :


Cette courbe est dite unimodale puisqu'elle ne présente qu'un maximum. Or lorsqu'on établit une courbe de la répartition des altitudes et des profondeurs réelles, on obtient la figure suivante :


La courbe réelle n'est donc pas unimodale mais bimodale :


Pour Wegener, une seule explication est possible, les fonds océaniques et les continents ne sont pas de même nature géologique. En tant que glaciologue, il s'est intéressé à la dérive des icebergs sur l'océan. il suppose alors que les continents peuvent dériver sur le matériau du fond océanique qui présenterait des caractéristiques d'élasticité et de déformabilité permettant le déplacement latéral des continents.


THEME 1A. GENETIQUE ET EVOLUTION. Un regard sur l'évolution de l'homme (TS)

L'homme appartient aux Primates
L'homme partage le groupe des Primates avec un certain nombre d'animaux, dont les singes. Tous les primates sont caractérisés par la présence d'un pouce opposable aux autres doigts. Parmi les primates nous allons nous intéresser à quatre groupes et essayer d'en retrouver les relations phylogénétiques.
Les Lémuriens.
Caractéristiques de la faune de Madagascar, les Lémuriens sont des animaux de petites tailles à vie essentiellement arboricole. Une de leur caractéristique est la présence d'incisives disposées en peigne dentaire.

Le Propithèque (étymologiquement, "l'avant-singe")


Le peigne dentaire des Lémuriens


Les Platyrrhiniens (éthymologiquement, "nez plats")
On réuni sous ce terme, les singes d'Amérique qui présentent un certain nombre de caractères communs qui les différencient des singes d'Afrique et d'Asie. Le plus célèbre est l'Atèle ou Singe-Araignée

L'Ouakari à tête rouge


L'Atèle


Les Cercopithécidés
Parmi les singes de l'Ancien Monde (Europe-Asie-Afrique), un groupe est particulièrement développé, celui des Cercopithécidés (étymologiquement, "singes à longue queue"). Le plus caractéristique du groupe est le Babouin.



Les Hominoïdes
On réunit sous le terme d'Hominoïdes (étymologiquement, "qui ressemblent à l'homme), les grands singes comme le Gorille ou le Chimpanzé ainsi que l'homme qui est lui aussi un grand singe. Nous nous intéresserons plus particulièrement à 4 espèces.

Le Gorille (Gorilla gorilla)


Le Chimpanzé (Pan troglodytes)


Le Bonobo ou Chimpanzé pygmé (Pan paniscus)


L'homme (Homo sapiens)


La construction d'un arbre phylogénétique consiste a sélectionner des caractères permettant de bien définir un groupe. Lorsqu'une nouveauté, une innovation évolutive, apparaît dans un groupe, elle est dite caractère dérivé. Ce caractère dérivé est donc partagé par un groupe. Ce groupe est alors baptisé clade. Par exemple, les Primates constituent un clade défini par la présence du pouce opposable.
Les autres animaux qui ne possèdent pas ce pouce opposable, sont donc porteur d'un caractère dit ancestral. 
On va ainsi définir des caractères de plus en plus spécifiques qui vont permettre d'affiner l'arbre phylogénétique.
Attention, un arbre phylogénétique ne donne pas d'indication d'évolution. Il n'y a pas d'être vivant plus ou moins évolué. L'arbre phylogénétique ne donne que des relations de parenté.
Dans le cas qui nous intéresse, on a retenu 6 caractères. Avec ces caractères et les groupes retenus, on construit une matrice taxons/caractères


Grâce à cette matrice taxons/caractères et un peu de logique, on arrive à construire l'arbre phylogénétique définissant les 4 groupes.


Les grand singes et l'homme
Documents



La comparaison entre les singes hominoïdes et l'homme peut se faire selon différents critères :
— des critères chromosomiques
— des critères morpho-anatomiques (squelette)
— des critères comportementaux

Les critères chromosomiques


On constate que le Gorille et le Chimpanzé possèdent le même nombre de chromosomes (24 paires) alors que l'Homme n'en possède que 23 paires.  En regardant avec attention, on constate que la paire numéro 2 chez l'homme provient d'une suture entre deux paires de chromosomes du Chimpanzé. En outre on peut observer des réorganisations (inversion, translocations) des parties de chromosomes entre le Chimpanzé et l'Homme.
Malgré ces variations, on estime que l'Homme et le Chimpanzé partagent 98,5% de leur ADN. On peut aussi analyser les différences entre les Hominoïdes au niveau de la composition en acides aminés d'une protéine déterminée. On prend ici le cas de l'hémoglobine epsilon et on construit l'arbre de parenté.

* Le Gélada (Theropithecus gelada) est un Cercopithécidé.


Dans ce cas, le Bonobo est un peu plus éloigné mais pour d'autres molécules ce sera le Gorille ou le Chimpanzé.. Il y a donc une proximité très étroite entre les différents Hominoïdes.

Les critères morphologiques
Plusieurs critères peuvent être pris en compte
a) les paramètres crâniens
On peut mesurer facilement l'angle faciale d'un Hominoïde.


La mesure de cet angle peut se faire avec un montage comportant un moulage de crâne et un pointeur laser selon le protocole détaillé ci-dessous :


La méthodologie est illustrée par ces deux photos. On n'est pas obligé d'utiliser un laser à niveau si le laser est posé sur un socle bien horizontal.



La comparaison de la mesure entre le Chimpanzé et l'Homme montre un angle de près de 90 ° pour Homo sapiens, alors qu'il est de 45° environ chez Pan troglodytes.


Il y a donc présence d'un prognathisme développé chez le Chimpanzé. Une seconde caractéristique sépare le crâne du Chimpanzé et celui de l'Homme : l'absence d'un front chez le premier qui est au contraire, très développé chez le second. Le rapport hauteur/longueur du crâne le met en évidence. Le développement du front est le signe du développement des hémisphères cérébraux chez l'homme.
Une troisième caractéristique est la position du trou occipital :


Le trou occipital est centré chez l'Homme alors qu'il est situé vers l'arrière du crâne chez les grands singes. Sa position est en relation avec la position anatomique de l'individu, bipède chez l'Homme, quadrupède chez les Grands Singes.
b) les paramètres squelettiques
En ce qui concerne le bassin, il est long et étroit chez le Chimpanzé alors qu'il est large et court chez l'homme. Cette particularité est liée à la position des fémurs, parallèles chez le Chimpanzé et qui se  rapprochent au niveau des genoux chez l'homme, elle même en relation avec la démarche bipède ou quadrupède.


Toujours liées à la position du squelette, les courbures de la colonne vertébrale ne sont pas les mêmes chez le Chimpanzé et l'Homme. On remarquera que la position de la colonne vertébrale commande la position du trou occipital.


En ce qui concerne les pieds, on peut remarquer que le singe présente des pouces opposables, ce qui n'est pas le cas de l'Homme. On est dans le cas d'une adaptation à la vie arboricole pour le singe et pour la vie terrestre dans le cas de l'homme.


Différence de vitesse de développement.
On peut comparer la vitesse de développement crânienne chez le Chimpanzé et chez l'Homme :


On peut constater qu'il y a moins de différence entre un jeune humain et un adulte qu'entre une jeune Chimpanzé et l'adulte. Cela signifie que chez l'homme, il subsiste de nombreux traits juvéniles chez l'adulte. Un tel phénomène est appelé néoténie. On a parfois lié cette particularité de l'Homme à une capacité à apprendre toute la vie contrairement aux grands singes. On a depuis remarqué que les singes étaient tout autant capable d'apprendre tout au long de leur vie (cas du Bonobo Kanzi) que l'homme.
Sur le tableau suivant, on peut constater que le développement humain est toujours décalé par rapport au développement des Grands Singes.


L'étude de cas de microcéphalie due à la mutation d'un gène homéotique, appelé gène ASPM, permet de faire l'hypothèse que le fort développement crânien de l'Homme pourrait avoir pour origine des mutations de ce type.


Le comportement des Grands Singes
Le déplacement des grands singes est essentiellement quadrupède. La position des mains est particulière et connue sous le nom de knuckle walking.

Knuckle walking chez le Chimpanzé


Knuckle walking chez le Bonobo


Parmi les Grands Singes, c'est chez le Bonobo que la démarche est le plus souvent bipède, notamment lorsque l'animal utilise un outil.


Alors que pendant très longtemps, l'utilisation d'outils a été considérée comme une spécificité humaine, on peut constater que les Chimpanzés utilisent des outils variés.

Utilisation d'une branche servant à récupérer des termites dans une termitière


Utilisation d'une pierre pour écraser les os dont les singes sont friands de la moelle



Les Chimpanzés vivent en tribus. On a constater que selon les tribus, les outils ne sont pas les mêmes et les techniques ne sont pas les mêmes. Il y a donc une véritable culture propre à chaque tribu de Chimpanzé.
Une autre caractéristique commune aux Grands Singes est la relation étroite qui lie la mère à son enfant.


Les relations sociales sont établies dans une tribu par des rituelles marquant la hiérarchie. La hiérarchie permet une cohésion du groupe, nécessaire à sa survie.


Chez les Bonobos, ce sont les relations sexuelles qui apaisent souvent les tensions sociales. Ces relations peuvent se faire entre singes de sexes différents, de même sexe et entre les adultes et les petits. Les Bonobos font l'amour de face, contrairement aux Chimpanzés, avec des gestes d'une grande tendresse. On les surnomme parfois, les singes Kama-Soutra.


Face à un miroir, les Chimpanzés perçoivent très vite qu'ils ont en face d'eux leur propre image. Ils se livrent alors à de nombreuses grimaces mettant en évidence, l'existence d'une certaine conscience de soi.


Une étude particulièrement intéressante a été menée par le professeur Savage-Rumbaugh sur un Bonobo né en captivité en 1980 et baptisé Kanzi. A 32 ans, Kanzi connaît 350 signes provenant d'un répertoire appelé lexigramme.


Kanzi avec le professeur Savage-Rumbaugh devant le lexigramme


Kanzi comprend actuellement environ 3000 mots et des phrases qui ne sont pas apprises. Ses capacités d'apprentissage sont restés les mêmes, contrairement à ce que pensaient les scientifiques, qui estimaient que les Grands Singes ne pouvaient plus apprendre au delà d'un certain âge. En 2011, Kanzi a appris à faire du feu et la cuisine.



Quelques étapes de l'évolution des Homininés

L'origine de la lignée humaine reste assez imprécise.
C'est à partir de Toumaï (Sahelanthropus tchadendis) daté aux environs de -7 millions d'années qu'une bipédie permettant la marche au sol semble apparaître. Cependant la restauration du crâne de Toumaï a entraîné des polémiques sur sa datation qui reste hypothétique.


Reconstitution du visage de Toumaï


En 1974, une équipe dirigée par le français Yves Coppens et l'américain Donald Johanson découvre en Ethiopie le squelette presque complet d'un Australopitheque baptisé Lucy.


Lucy fait partie de l'espèce Australopithecus afarensis et est datée environ -3 millions d'années. Les Australopithèques forment un groupe complexe de plusieurs espèces qui ont vécu à des périodes et dans des zones variées, toujours en Afrique.

Crâne d'Australopithecus africanus (-2,5 millions d'années)


Reconstitution de la face d'un Australopithèque


En 1976, on a découvert à Laetoli en Tanzanie, des traces de deux Australopithèques (un adulte et un petit) conservées dans les cendres volcaniques.



C'était une preuve incontestable que les Australopithèques se déplaçaient de manière bipède. Cependant la forme du pied et la forme du bassin entraîne que la démarche des Australopithèques était très différente de la notre.


Plus ou moins rattaché aux Australopithèques, Paranthropus robustus est caractérisé par une face large et une crête sagittale développée chez le mâle. Il aurait vécu jusqu'à -1 millions d'années. 
On a donc plusieurs espèces d'Homininés qui vivent en même temps (Australopithèques, Paranthropes et premiers Homo) sur le même continent.

Crâne de Paranthropus robustus


Reconstitution de Paranthropus robustus


Vers -2,5 millions d'années, apparaît toujours en Afrique une nouvelle population, Homo habilis.


Reconstitution de la face d'Homo habilis


On associe, en général, la culture des galets aménagés (Pebble culture) à Homo habilis. Cependant, la découverte ultérieure de restes d'Australopithèques sur le même site remet en question cette attribution.

Un exemple de galet aménagé


Un autre groupe apparaît en Afrique vers - 1 millions d'années : Homo erectus. C'est un groupe aux caractéristiques très variés tant sur la taille, que sur le volume cérébrale (800 à 1200 cm3) ou les caractéristiques faciales. Il ne s'agit en aucun cas d'une espèce au sens strict du terme.

Crâne d'un Homo erectus, l'Homme de Tautavel (France) daté - 450 000 ans


Homo erectus est le premier Homininé à quitter le berceau africain. Il va coloniser l'Europe, le Proche-Orient et l'Asie dans son entier, y compris l'Indonésie. 

Reconstitution d'un Homo erectus


L'industrie d'Homo erectus est beaucoup plus variées que celle d'Homo habilis. L'objet le plus caractéristique est le biface, véritable "couteau suisse" de la Préhistoire et qui traverse toutes les cultures qui se sont succédées.



La taille des objets devenant très précise, on estime qu'une spécialisation du travail s'est rapidement installée. De fait, on trouve dans certains sites un tel nombre de pièces taillées qu'on peut estimer qu'il existait de véritables ateliers de taille de pierre.
Descendant sans doute d'Homo erectus (c'est une hypothèse non démontrée), un groupe s'est développé en Europe, au Proche-Orient, en Iran, en Mongolie et des travaux actuels semblent en trouver la trace en Chine du nord, Homo neanderthalensis (vers -100 000). Le volume crânien de H. neanderthalensis est légèrement supérieur à celui de Homo sapiens mais la forme du crâne est différente.

Crâne d'Homo neanderthalensis


Reconstitution du visage d'une femme néanderthalienne (au charme un peu farouche !)


D'un point de vue morphologique, H. neanderthalensis est plus petit et plus trapu qu'H. sapiens. On relie cette morphologie à une adaptation au froid, puisque l'extension maximale des Néanderthaliens correspond à la glaciation würmienne (cf. la morphologie des Inuits actuels). 

Squelette comparé d'un H. neanderthalensis (à gauche) et d'un H. sapiens  (à droite)


Les relations entre les deux espèces ne sont pas clairement établies. Les dernières analyses génétiques de l'Institut d'Anthropologie de l'Université de Leipzig en 2010, montre une communauté de gènes. Cela pourrait signifier qu'une interspécificité a certainement eu lieu avant que les deux espèces ne divergent trop.
D'autres travaux plus récents (2014, 2016) montrent pourtant des cas d'hybridations tardives (vers —40 000) et des travaux d'immunologie semblent montrer l'influence du Néandertal sur l'immunité des populations d'Homo sapiens européennes.
Les Néanderthaliens semblent avoir disparus en même temps que régressaient leurs gibiers constitués d'animaux inféodés au froid, comme le Mammouth, le Bison ou le Rhinocéros laineux. D'autres hypothèses (éruption des Champs Phlégréens vers -36 000) ont été évoquées.
L'industrie néanderthalienne, appelée culture moustérienne est caractérisée par des racloirs, pointes de flèches et bifaces d'une taille assez simple.


On a retrouvé des sépultures néanderthaliennes du même type que celles installée par Homo sapiens
Homo sapiens est d'origine assez mystérieuse. Contemporain d'Homo neanderthalensis, il survit à celui-ci et conquiert l'ensemble de la planètes.

Crâne de l'Homme de Cro-Magnon, Homo sapiens


La taille des outils devient de plus en plus précise, voire minutieuse comme dans le cas des "feuilles de laurier" d'une très grande finesse, exécutées au Solutréen (-20 000).


Construire un arbre phylogénétique des Homininés est donc particulièrement difficile et toujours hypothétique. L'arbre ci-dessous est du type de celui qu'on obtient avec le logiciel Phylogène.


On ne peut absolument pas construire un tel arbre car on ne connaît pas les liaisons entre les différents groupes d'Homininés. La figure ci-dessous est déjà plus proche des éléments connus actuellement.


On parle d'évolution buissonnante pour indiquer que les différents groupes ne présentent pas de liaisons simples. En réalité, ce qu'on sait des relations entre les différentes espèces d'Homininés est indiqué sur le tableau ci-dessous : pas grand chose !


Mais avant tout, oubliez ce modèle de l'émergence humaine qui est encore utilisé dans la pub ! L'Homme n'est pas plus évolué que le singe. Simplement, les voies d'évolutions ont été différentes.


Origine du peuplement actuel
On sait qu'Homo erectus a peuplé l'Europe, le Moyen-Orient et l'Asie. Pour l'Europe et le Moyen-Orient, on sait que deux groupes lui ont succédé, Homo neanderthalensis et Homo sapiens, ce dernier restant seul après - 30 000 environ.
En ce qui concerne la population actuelle de l'Asie, trois hypothèses ont été proposées :


La première, appelée classiquement "out of africa", estime que la population mondiale actuelle à pour origine un groupe de quelques milliers d'H. sapiens d'origine africaine.
La seconde, dite "multirégionale" propose l'idée que chaque population d'H. erectus a évolué indépendamment pour donner des H. sapiens.
Dès sa publication, cette hypothèse à soulevé des oppositions par le fait que l'évolution indépendante des groupes (en fait une spéciation), ne permettait pas d'expliquer l'interfécondité actuelle des différentes populations humaines.
La troisième hypothèse, dite "intermédiaire" vise à corriger ce manque en proposant des échanges constants entre les différents groupes de façon à maintenir une interfécondité possible.
Pour résoudre ce problème, on a utilisé une technique particulière : l'utilisation de l'ADN mitochondrial.
Les mitochondries sont organites cellulaires assurant la respiration. Comme se sont d'anciennes bactéries endosymbiotiques, elles possèdent leur propre ADN.
Lors de la fécondation, seul le noyau du spermatozoïde pénètre dans l'ovocyte. Cela signifie que les mitochondries d'un individu proviennent toutes de la mère.


Grâce aux empreintes génétiques de l'ADN mitochondrial, on peut donc reconstituer une hérédité même lointaine en tenant compte, bien sûr, de la dérive génétique.
Le prélèvement d'ADN mitochondrial sur des sujets appartenant à la population originelle de différentes zones mondiales (Aborigènes d'Australie, Maori de Nouvelle-Zélande, Masaï ou Zoulou d'Afrique, natifs d'Amériques) a permis de démontrer en 2007 que toutes ces populations avaient leurs racines chez un H. sapiens d'origine africaine. C'est le modèle dit de "l'Eve mitochondriale".
Bien entendu, ce modèle peut être remis en cause à tout moment, si des faits contraires étaient mis en évidence.

Homo sapiens est actuellement le seul Homininé vivant. Ce ne fut pas toujours le cas. Le processus d'apparition et de disparition des différentes populations qui se sont succédées et cotoyées reste en grande partie inconnu.