Origine et évolution de l’homme








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Rhésus, l'ancien nom scientifique d'un singe asiatique appelé aujourd'hui Macaca mulatta chez lequel on l'avait trouvée pour la première fois). Sur la base de ce système, on définit Rh+ (positifs) les individus dans le sang desquels on trouve cette substance, et Rh- (négatifs) ceux chez qui cette substance est absente. La fréquence d'individus de type Rh- est élevée surtout dans les populations d'origine européenne. La fréquence maximum se trouve chez les Basques (qui vivent dans les Pyrénées). Dans cette population, la fréquence peut atteindre 30 %. En Asie et parmi les Indiens d'Amérique (ou, plus exactement, Amérindiens), les individus Rh- n'existent pas.

Des groupes sanguins à l'arbre généalogique
Les groupes sanguins (voir paragraphe précédent) sont importants pour reconstituer l'arbre généalogique de l'espèce humaine, car l'appartenance à l'un ou à l'autre de ces groupes est un caractère héréditaire, c'est-à-dire transmis par les parents à leur descendance. En outre, du fait de leur importance en médecine, ces valeurs ont été étudiées chez des milliers de populations, si bien que les généticiens disposent d'une masse de données suffisamment importante pour la construction de l'arbre généalogique.

Dans le cas de la valeur Rh, pour calculer la distance ou l'affinité génétique de deux populations, il faut soustraire le pourcentage d'individus Rh- présents dans une population donnée à ceux qui sont présents dans une autre population. Chez les Anglais, par exemple, ce pourcentage s'élève à 16 %. Si l'on soustrait cette valeur à celle que l'on trouve chez les Basques (30 %), on trouve une différence de 9 %. Mais si l’on compare les Anglais aux habitants de l'Asie orientale, la différence atteindra 16 %. Cela signifie que les Anglais sont génétiquement plus proches des Basques que des Orientaux, et que les deux populations (la population européenne et la population asiatique) se sont séparées il y a très longtemps.

L'arbre évolutif
Dans les années 60, un groupe de savants coordonné par le généticien italien Luigi L. Cavalli Sforza, en collaboration avec l'anglais Anthony W. F. Edwards, parvint à construire un premier arbre généalogique de l'espèce humaine en analysant 20 variantes génétiques, parmi lesquelles les groupes sanguins AB0 et le système Rh, chez 15 populations différentes (trois par continent). Les résultats furent surprenants. Selon cet arbre, les Maoris de la Nouvelle Zélande auraient des liens de parenté étroits avec les Esquimaux, qui vivent aujourd'hui à des milliers de kilomètres de distance, tandis que les Anglais seraient plus proches, du point de vue génétique, des populations bantous que des Coréens. À la base de cet arbre, on trouve deux branches principales, qui représenteraient les deux groupes de populations ayant le plus grand nombre de différences génétiques. Ce critère a permis de définir deux grands regroupements bien délimités. D'une part les habitants de l'Europe, de l'Asie occidentale et de l'Afrique (les Lapons, les Anglais, les Turcs, les Bantous, etc.) ; d'autre part les habitants de l'Extrême-Orient, de l'Amérique et de l'Australie (les Esquimaux, les Maoris, les Coréens, les Amérindiens, etc.).

Au cours des années qui ont suivi, les généticiens ont essayé de construire des arbres généalogiques de plus en plus précis et complets, en augmentant les variantes génétiques prises en compte et le nombre des populations étudiées. C'est ainsi qu'en 1988 le groupe de Cavalli-Sforza a examiné vingt variantes génétiques différentes - parmi lesquelles les groupes sanguins, les protéines du sang, les enzymes et d'autres caractères héréditaires - pour 42 populations différentes. L'arbre ainsi obtenu fait ressortir une nette séparation entre les Africains et les autres populations, ce qui conforte l'hypothèse, avancée par de nombreux paléoanthropologues, selon laquelle l'homme moderne est né en Afrique et, de là, s'est répandu dans le reste du monde. Selon ce nouvel arbre, les populations non africaines sont à leur tour réparties en deux branches principales. La première comprend les populations qui vivent dans la région du Pacifique et dans l'Asie du Sud-Est. L'autre grande ramification comprend les peuples qui habitent l'Asie du Nord et les Amériques, et les Caucasiens, européens et non européens, parmi lesquels certaines populations de l'Inde méridionale.

Il ressort de ces premières tentatives de construire des arbres généalogiques que nous sommes bien loin de connaître les origines de notre espèce et les relations de parenté entre les populations humaines. L'aspect physique et la proximité géographique sont des éléments souvent trompeurs, du fait des mouvements migratoires ayant eu lieu par le passé et des phénomènes de parallélisme. Il faut tenir compte aussi du fait que les caractères biochimiques et physiologiques peuvent subir des phénomènes de convergence adaptative et nous induire en erreur. Un arbre généalogique définitif de l'homme ne sera possible qu'à l'issue de longues recherches visant à recueillir toutes les informations possibles dans les différentes disciplines.

Les cartes génétiques
Les études menées par les généticiens nous aident non seulement à reconstruire l'arbre généalogique des différentes populations, et à en déterminer par conséquent les rapports de parenté éloignés, mais aussi à tracer l'histoire de leurs déplacements d'un continent à l'autre au cours des millénaires.

Les cartes génétiques permettent de comprendre de quelle façon la génétique peut contribuer à la reconstitution des déplacements de l'homme au cours de son histoire. Une carte génétique est une carte géographique sur laquelle figurent les courbes « isogénetiques », c'est-à-dire des lignes qui unissent les régions dans lesquelles on a observé la même séquence d'un gène déterminé.

En 1954, Arthur E. Mourant, l'un des premiers chercheurs de géographie génétique, mit au point une carte génétique de l'Europe en étudiant les fréquences du gène pour le facteur Rh (voir recherche sur les groupes sanguins). Mourant fut le premier à s'apercevoir que chez les Basques, la fréquence de Rh- était plus grande que chez toute autre population. En Europe de l'Est et en Asie, les individus Rh- étaient beaucoup moins nombreux, voire absents. Autrement dit, la carte témoignait de l'arrivée, du Moyen-Orient en Europe, de peuples possédant originairement les gènes Rh+, qui s'étaient mélangés, au cours de leurs déplacements, avec des populations ayant des gènes principalement ou exclusivement Rh-. Selon ce chercheur, cela démontrait que les Basques étaient les plus anciens habitants de l'Europe, descendants de l'homme de Cro-Magnon, et qu'ils avaient conservé une partie de leur constitution génétique originaire, en évitant les contacts ultérieurs avec les populations arrivant de l'est.

Ces hypothèses furent confortées vingt-cinq ans plus tard par les recherches de Luigi L. Cavalli-Sforza et de deux de ses collègues, Paolo Menozzi et Alberto Piazza. En 1978, en effet, ces chercheurs italiens appliquèrent la méthode de Mourant (en utilisant une analyse statistique connue comme méthode des composantes principales) aux fréquences de 39 gènes. Et ils découvrirent que la première composante, celle qui exprime la fraction la plus importante de variabilité génétique, présentait une valeur maximum dans la région du Moyen-Orient, et diminuait progressivement vers la périphérie, mettant en évidence des valeurs minimales là où vivent aujourd'hui les Basques.

La deuxième composante génétique étudiée par les chercheurs italiens montre en revanche une diffusion de la variabilité des régions septentrionales de l'Europe aux régions méditerranéennes. La composante est en effet très importante dans les pays scandinaves et de moins en moins fréquente quand on passe vers les latitudes plus basses. Selon certains, ce phénomène pourrait simplement refléter une adaptation génétique au climat froid de l'Europe du Nord. Mais puisque la distribution des fréquences est très semblable à celle des langues de famille ouralienne dans la région, il est plus probable que, dans ce cas également, il s’agisse de la migration de populations qui se sont déplacées vers le nord à des époques très anciennes, et qui se sont adaptées génétiquement aux conditions de vie dans la zone arctique.

La troisième composante principale des gènes européens présente un lien étroit avec les données provenant de l’archéologie. La carte refléterait, selon les hypothèses les plus communément admises, la diffusion de pasteurs nomades de langue indo-européenne provenant des steppes de l’Asie mineure il y a entre 6 000 et 4 500 années.

La quatrième composante génétique figurant sur la carte semble être en rapport avec l’expansion grecque, qui a culminé entre 1 000 et 500 av. J.-C. mais qui a probablement commencé bien plus tôt.

La cinquième composante montre, quant à elle, que les populations du Paléolithique supérieur et du Mésolithique ont résisté partiellement à l’avancée d’autres populations sans se mélanger complètement, restant donc génétiquement distinctes des populations voisines. La zone qui est restée pratiquement entièrement isolée est celle où les Basques vivent aujourd’hui.

L’histoire génétique de l’humanité
Le travail mené par les généticiens sur l’Europe (voir cartes génétiques) est disponible aujourd’hui pour tous les continents. Autrement dit, il existe des cartes génétiques de tous les continents, construites sur la base des différentes variables.

Du continent africain, où il est apparu, l’homme moderne s’est donc répandu sur toute la planète, suivant différentes directions. Les généticiens ont formulé l’hypothèse selon laquelle l’homme moderne serait arrivé sur le continent asiatique, par le détroit de Suez ou de l’Éthiopie, il y a environ 100 000 ans. L’arrivée en Australie et en Nouvelle-Zélande aurait eu lieu beaucoup plus tard, il y a 55 000 ou 60 000 ans. La première occupation de l’Europe quant à elle, à partir de l’Asie occidentale, doit avoir eu lieu il y a 35 000-40 000 années. La colonisation du continent américain, à travers ce qui est devenu aujourd’hui le détroit de Behring, mais qui était autrefois une langue de terre émergée, remonterait à une date comprise entre 35 000 et 15 000 années. Le passage de l’Asie au continent américain eut lieu si tard parce qu’il nécessitait probablement une meilleure adaptation au climat très froid et peu hospitalier de l’Asie du Nord-Est.

L’expansion peut avoir été déterminée par certains avantages importants de type biologique ou culturel, dans un paysage préhistorique dominé par la compétition biologique entre peuples différents. En outre, il est probable que ce processus ait été fortement influencé par la capacité de communiquer à travers le langage, qui doit avoir été extrêmement utile pour favoriser l’exploration de terres inconnues à la recherche de nouveaux territoires de chasse et de pâturage.

LES ROUTES DE L’HOMME
Quelles routes l’homme a-t-il parcourues en provenant de l’Afrique pour traverser le continent asiatique ? Le problème n’a pas été résolu à ce jour, même si les différences que l’on observe entre les populations de l’Asie orientale et celles de l’Asie du Sud-Est laissent à penser qu’il s’est fait selon deux directions. La première migration aurait eu lieu à travers l’Asie centrale, la deuxième le long de la côte méridionale du continent. En suivant cette dernière direction, les populations auraient ensuite occupé l’Australie et la Nouvelle-Guinée. Là, toutefois, les nouveaux colonisateurs furent bloqués à cause de l’élévation du niveau de la mer, après la dernière glaciation qui, il y a 18 000 ans, sépara définitivement l’Océanie des autres continents. Ce n’est qu’avec le développement des premiers moyens de navigation, il y a 5 000 ou 6 000 ans, que les populations de l’Asie du Sud-Est purent de nouveau suivre les routes du Pacifique et coloniser la Polynésie.

L’histoire génétique de l’Afrique
Si l’homme moderne est apparu en Afrique, les populations de ce continent doivent avoir traversé l’isthme de Suez il y a environ 100 000 ans, pour atteindre l’Asie. Le passage de l’Afrique à l’Arabie doit avoir été favorisé par le fait que, par suite de la glaciation würmienne, le niveau de la mer était plus bas, et que, par conséquent, les terres émergées autour de la mer Rouge étaient plus étendues. Il est probable en outre que les premières populations qui quittèrent l’Afrique disposaient de moyens de navigation primitifs, qui leur permirent de se déplacer le long de la côte de la péninsule arabique, vers l’est. De là, différents groupes humains doivent s’être déplacés plus encore vers l’est et vers le nord, à une époque comprise entre moins 60 000 et 40 000 années avant notre ère. Mais le parcours de l’Afrique à l’Asie ne s'est pas fait en sens unique. Il est probable en effet que, dans cette même période, certaines populations ont fait le trajet dans le sens inverse, arrivant de l’Asie le long de la côte septentrionale du continent africain. Là, dans cette partie de l’Afrique du Nord que l’on appelle aujourd’hui le Maghreb, s’étaient établies des populations caucasiennes, arrivées 20 000 ans auparavant de la péninsule ibérique par le détroit de Gibraltar. Dans cette même région, 10 000 ans plus tard, arrivèrent du Moyen-Orient des populations de bergers néolithiques. Les Berbères qui habitent aujourd’hui encore le Sahara occidental sont probablement leurs descendants. À côté de la direction nord-est, dirigée vers l’Asie, d’autres groupes humains se déplacèrent également à l’intérieur du continent africain. De l’Orient, de nombreuses tribus migrèrent vers le sud, d’autres vers le nord et vers les régions occidentales.

L’histoire génétique de l’Asie
L’Asie est le continent le plus vaste et le plus complexe au point de vue génétique. Il est toutefois possible de définir une grande subdivision entre les différents groupes humains, qui suit une direction est-ouest. Les populations caucasiennes occupent la moitié ouest, tandis que les populations mongoloïdes occupent la partie est, avec une frontière qui court de l'Oural du Nord à l’Inde orientale.

Il y a de 100 000 à 50 000 ans, les ancêtres des Caucasiens modernes et des Mongoloïdes se développèrent à partir d’une souche d'origine africaine. À la fin de cette période, dans une région qui, en l'absence de données archéologiques, il n’est pas possible de localiser à ce jour, mais qui pourrait vraisemblablement se trouver dans la partie occidentale de l’Asie, eut lieu une profonde évolution culturelle, qui poussa les populations eurasiatiques à se répandre dans toutes les directions : vers le nord et vers l’est, occupant l’Asie du nord-est, les régions arctiques et le continent américain ; vers l’ouest, s'enfonçant jusqu’en Europe ; et enfin vers le sud, où elles se mêlèrent probablement aux descendants des populations arrivées à l’occasion de la première migration africaine.

Il y a entre 9 000 et 10 000 ans, grâce au développement de l’agriculture, se produisit une nouvelle expansion de populations d’agriculteurs du Moyen-Orient suivant quatre directions. Une première migration partit de l’Anatolie, la Turquie d’aujourd’hui, et aboutit à de nouveaux établissements en Europe. D’autres populations se dirigèrent vers l’Afrique du Nord, à travers l’isthme de Suez. D’autres se déplacèrent vers l’est, de l’Iran au sous-continent indien, tandis que d’autres encore atteignirent les steppes centrales de l’Asie et de l’Europe orientale.

Les cultures côtières de l’Asie du Sud-Est furent quant à elles, à l'origine, il y a 6 000 ou 7 000 ans, de grandes migrations vers les îles de la Polynésie.

L’histoire génétique de l’Europe
L’Europe est le continent le plus étudié du point de vue génétique, mais il n’est malheureusement possible de reconstituer que très partiellement les étapes de sa colonisation par l’homme moderne, qui couvre une période d’au moins 40 000 ans. Nous ne disposons de documents que pour les 3 000 dernières années, tandis que toute la période précédente reste encore entourée d’ombre. En particulier, le rôle de l’homme de Néanderthal dans le développement de la culture de l'ancien continent est encore très controversé. Toutefois, il est très probable que l’expansion massive de l’homme moderne des régions de l’Asie occidentale vers l’Europe, dans la période comprise entre il y a 30 000 et 40 000 ans, a eu des effets néfastes pour les habitants néandertaliens.

Dans certaines parties du continent, et en particulier dans les régions occidentales (comme dans le Sud-Ouest de la France), les conditions de vie favorisèrent le développement de quelques fortes cultures locales, dont les archéologues ont découvert des traces importantes. Au plus fort de la dernière glaciation, les populations qui habitaient le continent européen étaient certainement limitées aux régions méridionales. Cette situation pourrait avoir déterminé un grand isolement de la péninsule ibérique et de ses premiers habitants, les Basques, dont les caractéristiques génétiques - ou, pour le moins, certaines d’entre elles - diffèrent de celles de toutes les autres populations. Les Basques sont par conséquent probablement les premiers habitants de l’Europe.

La situation devient plus claire au fur et à mesure que l’on se rapproche du présent. Dans la période comprise 10 000 et 6 000 ans avant notre ère, l’Europe fut profondément transformée, au point de vue génétique et culturel, par l’apparition lente mais graduelle de l’agriculture, introduite par les agriculteurs néolithiques (voir vie sédentaire) qui provenaient du Moyen-Orient, en particulier de l’Anatolie. Selon certains linguistes, cela aurait marqué le début de la pénétration de langues indo-européennes sur le continent européen.

L'isolement de la Sardaigne et de l’Islande a favorisé leur particularité génétique. L’origine de l’Islande est assez récente, au point que ses liens historiques et génétiques avec la Norvège sont encore évidents. L’origine du peuplement de la Sardaigne, qui est dix fois plus ancienne, est obscure. Sa colonisation par les Carthaginois et par les Phéniciens peut expliquer en partie ses liens avec les populations libanaises, mais il est probable qu’il existe des causes plus éloignées encore, néolithiques, liées au Moyen-Orient, et même paléolithiques.

L’histoire génétique de l’Amérique
Le continent américain a été colonisé à plusieurs reprises. En particulier, les preuves linguistiques et paléoanthropologiques témoignent de trois grandes vagues migratoires : la vague amérindienne, la vague Na-Dene (dont font partie des populations telles que les Apaches et les Navajos) et la vague esquimaude. Cette dernière vague peupla assez rapidement la côte arctique, mais ne s'enfonça que rarement dans les régions intÈrieures. Dans certains cas assez rares (au Groenland par exemple), les Esquimaux se sont mêlés aux Caucasiens, probablement à cause de contacts avec les Vikings du Groenland, qui disparurent par la suite dans des circonstances qui n'ont pas encore été bien éclaircies. Il semble même probable qu’une partie de cette population ait été absorbée par les Esquimaux du Groenland. En Amérique du Sud, on peut distinguer trois grandes zones génétiques : les Andes, le bassin amazonien et le plateau méridional. Il s’agit de régions très différentes du point de vue écologique, et l’échange génétique pourrait avoir été assez difficile entre les différentes populations. Dans le reste du continent, il n’existe pas de différences génétiques si accentuées.

Les nombreuses populations qui colonisèrent le continent américain descendaient probablement d’un nombre restreint de fondateurs, et se déplaçaient fréquemment à la recherche de territoires plus riches en gibier, surtout dans le bassin amazonien. Chaque groupe social était probablement composé d’environ 500 individus. Quand le groupe dépassait ces dimensions, certains individus (environ un quart de la tribu initiale) s’en éloignaient pour fonder d’autres communautés. Ces dernières doublaient de taille à chaque génération, soit tous les 25 ans environ. En l’espace de deux générations, une tribu parvenait à se déplacer de 250 milles soit de 400 à 500 kilomètres (à peu près 5 milles par an). Si ce modèle était confirmé, le peuplement des Amériques pourrait s’être achevé en l’espace de quelques milliers d’années.

L’histoire génétique du Pacifique
Les données génétiques recueillies par les savants ne fournissent malheureusement que peu d’informations sur la séquence possible des migrations et sur les modèles de peuplement de l’Océanie. Quoi qu’il en soit, il est certain que la colonisation de l’Australie et de la Nouvelle-Guinée commença il y a environ 50 000 ans. Il ne s’agit probablement pas d’une seule vague migratoire, mais de différentes colonisations successives. Les premières populations passèrent peut être à travers la Nouvelle-Guinée, d'où elles parvinrent jusqu’à l’Australie du Nord-Est. Les côtes du continent australien pouvaient supporter des densités élevées de population.

Les relations entre l’Australie et la Nouvelle-Guinée témoignent d’une parenté éloignée dans le temps. Il existe peut être un lien plus étroit pour les zones du Nord et du Nord-Ouest de l’Australie. Les populations de la Nouvelle-Guinée, quand on passe de la côte à l’intérieur des terres, présentent des différences génétiques qui pourraient être dues à différentes vagues migratoires provenant de l’Asie du Sud-Est. La dernière de celles-ci, celle des constructeurs des vases Lapita, fut probablement responsable de l’introduction des langages austronésiens dans cette région. Avant cette migration, la plupart des îles mélanésiennes avaient déjà été occupées par les populations de langue indo-pacifique.

Les Austronésiens s’établirent dans différentes zones le long des côtes de la Nouvelle-Guinée et sur les îles de la Mélanésie. Dès le début, il se forma une mosaïque complexe de villages habités par des populations qui parlaient des langues des deux familles différentes, et nombre d’entre elles existent encore aujourd’hui.

Les contacts avec les Européens, qui introduisirent de nouvelles cultures, causèrent une nouvelle augmentation des populations, mais, pour l'essentiel, n’altérèrent pas la structure des tribus de la Nouvelle-Guinée.

Les premières migrations vers les îles plus éloignées, qui aboutirent au peuplement de la Micronésie septentrionale et de la Polynésie orientale, ne commencèrent que plus tard.

ÉLOGE DES DIFFÉRENCES ENTRE POPULATIONS
La variabilité entre les populations représente une condition nécessaire à la survivance de l’espèce, sans laquelle les processus évolutifs ne pourraient pas avoir lieu. En effet, plus grande est la variabilité, et plus grandes sont les possibilités que la population contienne une série d’individus capables de s’adapter à un nouveau milieu. De cette façon, quand les conditions du milieu deviennent défavorables pour la vie du groupe tout entier, certains de ses membres, différents des autres de par quelques caractéristiques particulières, auront la possibilité de survivre et d’avoir une descendance, atteignant un nouvel état d’équilibre avec le milieu.

Et pourtant, au cours des siècles, la diversité des hommes a souvent été prise comme prétexte pour démontrer la supériorité ou l’infériorité d’une population sur les autres. Selon le Talmud, les trois fils de Noé - Sem, Cham et Japhet - donnèrent naissance respectivement aux Sémites, aux Chamites (c'est-à-dire aux populations de peau noire) et aux Japhétiques. Les Chamites étaient considérés comme inférieurs à cause de la malédiction que, selon la Genèse, leur ancêtre s’était attirée pour avoir manqué de respect à son père. Selon une légende chinoise, Dieu généra l’homme en le cuisant au four. À la première tentative, son ouvrage s’avéra trop cuit (les Africains) ; à la deuxième tentative, pas assez cuit (les Européens) et, à la troisième tentative, il atteint le degré de cuisson voulu : un Chinois sortit du four. Dans la mythologie grecque, l’origine des différences entre les populations de peau claire et les populations de peau sombre remonte à Phaéton, le fils d’Hélios. Incapable de maîtriser le char du Soleil que son père lui avait permis de conduire, Phaéton s’était trop approché de certaines zones de la Terre, noircissant ainsi les populations de ces lieux, et il était resté loin d’autres régions, dont les populations avaient pâli à cause du froid excessif. Les mythes grecs attribuaient donc déjà au climat la différence de couleur de la peau entre les populations.

EXISTE-T-IL DES RACES HUMAINES ?
La notion de race a donné bien souvent lieu à une remarquable confusion. Parfois, le mot de « race » est employé de façon impropre pour désigner l’espèce humaine tout entière (la « race humaine »). Plus fréquemment, toutefois, il sert à désigner l’une des nombreuses subdivisions possibles, sur une base linguistique (les « Aryens »), ou religieuse (la « race hébraïque »), ou bien comme synonyme de nation ou de peuple. Du point de vue génétique, en réalité, il n’existe pas de races humaines à proprement parler, en ce sens que la variabilité existant entre les populations tient à une portion très petite du patrimoine génétique. En tout état de cause, la variabilité que l'on observe parmi les populations humaines est une variabilité de type continu, sur laquelle les fréquences géniques passent d’une valeur à une autre de façon graduelle. C’est pourquoi le choix de la frontière qui devrait séparer les différentes races est arbitraire. Sur la base de quels caractères, en effet, serait-il possible de tracer une division ? Certainement pas sur la base de la couleur de la peau ou d’autres caractères facilement susceptibles de phénomènes de convergence adaptative. En tout cas, il n’existe pas de races pures, en l’absence d’isolement complet et continu des populations.

Le caractère arbitraire de toute subdivision du genre humain en races ressort bien du fait que, par le passé, on n’est jamais parvenu à établir combien de races humaines existent sur la planète. Depuis le premier schéma de Johann-Friederich Blumenbach, qui en 1775, dans le même esprit classificateur que Carl von Linné, son contemporain, proposait de diviser l’humanité en cinq races (caucasienne ou blanche, mongoloïde ou jaune, éthiopienne ou noire, américaine ou rouge, malaise ou brune), on s’est acheminé vers une multiplication progressive des races, pour finir avec un auteur qui en définit pas moins de deux cents.

LE CORPS HUMAIN

GÉNÉRALITÉS
L’image de la machine est souvent utilisée pour donner une idée de la façon dont est fait et fonctionne notre corps. Chaque machine possède un système de soutien et une couverture extérieure, assure certaines performances et consomme du carburant, élimine des déchets, a besoin d’un système de régulation et de contrôle. Le corps fonctionne de la même façon. Il est maintenu par un squelette et couvert par la peau, il consomme des sucres pour remplir ses activités, élimine les déchets du métabolisme et a un système nerveux qui fonctionne à la manière d’un centre de contrôle et de régulation. De plus, grâce aux muscles, le corps est capable de se mouvoir.

Cependant, sur certains plans, l’homme est bien différent de la machine. Aucun dispositif artificiel ne s’autodéfend et ne répare seul les dommages qu’il subit, tandis que nous, nous tenons en respect nos agresseurs au moyen des défenses immunitaires, et nous pouvons réparer les dommages subis par notre peau, par nos organes et même par nos os. En outre, aucune machine ne laisse de descendants comme nous le faisons. Aucune machine n’a un spectre de performances aussi étendu que le nôtre, puisqu’il nous permet d’élaborer une composition musicale ou un système philosophique. Aucune machine n’est consciente d’exister, alors que c’est le propre des êtres humains.

Notre corps, qui est adapté pour vivre sur la terre ferme dans une plage de température assez étendue, est une structure extraordinairement complexe, à laquelle sont indispensables l’oxygène et certains nutriments essentiels. Il est formé de plusieurs milliers de milliards de cellules, et assure ses activités grâce à l’interaction de systèmes anatomiques et fonctionnels harmonisés et contrôlés par le système nerveux.

La peau protège les tissus sous-jacents et, par différents mécanismes, fait en sorte que la température du corps reste constante.

Le système digestif pourvoit à la digestion de la nourriture, puis à l’absorption des substances nécessaires à la satisfaction de nos besoins en énergie et au renouvellement constant nos tissus.

Le système locomoteur, grâce au squelette et aux muscles, permet aux os et aux différents segments du corps de se mouvoir selon les exigences du moment. Le squelette est la structure articulée formée de plus de 200 os qui nous permet de nous tenir debout et de nous déplacer.

Le système cardio-vasculaire, par une circulation continue garantie par le cœur, permet aux organes, à travers les artères, de recevoir sans cesse les nutriments nécessaires. Grâce aux veines, il rend possible la libération simultanée des déchets.

Le système respiratoire garantit l’échange continu de gaz entre le sang et l’extérieur, en particulier l’inhalation de l'oxygène indispensable à la combustion cellulaire et l’élimination du gaz carbonique qui se forme au cours de cette combustion.

Le liquide qui circule dans le corps, le sang, est en réalité un tissu qui remplit des fonctions de transport et de défense : c’est le véhicule du gaz, des substances nutritives et des déchets toxiques et, avec le système immunitaire, il nous défend contre les agressions des microbes. La lymphe est le véritable milieu intérieur dans lequel baignent les cellules.

Le système endocrinien - les glandes et les hormones - en étroite collaboration avec le système nerveux, contrôle la nutrition, le métabolisme, la croissance, le développement physique, la maturation psychique, la reproduction, l'adaptation à l'effort et l'équilibre du milieu intérieur.

Le système excréteur assure à la fois l'élimination des déchets du métabolisme azoté et la régulation de la teneur en eau et en électrolytes.

Le système reproducteur permet l’accouplement sexuel entre l’homme et la femme et donne la possibilité d’avoir des enfants.

Le système nerveux, qui comprend l’encéphale, la moelle épinière et les nerfs, reçoit les stimuli provenant de l’intérieur et de l’extérieur du corps, stimuli auxquels il répond par des réactions volontaires ou involontaires.

Les organes des sens servent à percevoir le milieu et les signaux de danger.

LA PEAU
Constituée d’un tissu imperméable, la peau est la première ligne de défense contre les dommages possibles et les agressions microbiennes. La peau joue également un rôle important dans la régulation de la température du corps et dans les relations avec le milieu, à travers le toucher. C’est l’organe le plus étendu que nous possédions. Chez l’adulte, il a une surface moyenne de 1,75 m2, constitue 7 % du poids total et reçoit environ un tiers du sang pompé par le cœur.

Trois couches de cellules
En allant de la surface vers la profondeur, on peut distinguer trois niveaux dans la peau.

Le plus extérieur, l’épiderme, crée une véritable couverture protectrice sur l’ensemble du corps, particulièrement épaisse dans les zones les plus soumises à usure comme la plante des pieds, où elle peut se durcir en formant des cals, plus fine ailleurs, par exemple sur les paupières. L’épiderme est constitué de cinq couches de cellules qui sont régénérées en permanence car les cellules neuves, qui se forment en profondeur, se déplacent progressivement vers le haut pour remplacer les plus vieilles. Au cours de ce déplacement, les cellules s’éloignent de leurs sources de nourriture, se remplissent de déchets, puis finissent par mourir. C’est ainsi qu’a lieu un renouvellement continu. On estime que nous changeons complètement de peau toutes les 3 semaines et que, au cours de l’existence, nous perdons approximativement 20 kg de cellules. Les cellules de l’épiderme contiennent de la kératine, une protéine dont la structure moléculaire confère résistance et élasticité à la peau, aux poils et aux ongles.

Le niveau intermédiaire de la peau, le derme, d’environ 3 mm d’épaisseur, est formé d’un réseau de protéines et fournit à la peau résistance et élasticité, caractéristiques qui vont en diminuant avec l’âge. Il est traversé par des vaisseaux sanguins et lymphatiques, et contient des terminaisons nerveuses, différents types de glandes et les follicules pileux.

Plus en profondeur encore, on trouve le troisième niveau, l’hypoderme, une couche riche en eau et en cellules adipeuses. C’est là que se produisent les changements que nous observons quand nous grossissons ou que nous maigrissons. La graisse déposée dans l’hypoderme sert de réserve d’énergie et fonctionne comme un amortisseur contre les chocs. De plus, la graisse est un isolant thermique, puisqu’elle fait obstacle à la dispersion de la chaleur. Chez la femme, cette isolation est meilleure que chez l’homme car, chez elle, la graisse est plus développée (28 % en moyenne contre 18 %).

La couleur de la peau
La couleur de la peau est liée à la présence, dans l’épiderme, de cellules, les mélanocytes, qui contiennent des granules d’un pigment foncé, la mélanine. Le nombre de ces granules est une caractéristique génétique, c'est-à-dire qu’il varie d’une personne à l’autre et se transmet héréditairement. Chez les personnes ayant la peau claire, les mélanocytes contiennent peu de granules qui sont très nombreuses en revanche dans les mélanocytes des personnes ayant la peau foncée. En outre, les mélanocytes des personnes ayant des yeux foncés sont plus riches en mélanine que ceux des personnes ayant des yeux bleus. Sous l’action de la lumière solaire, la production de mélanine et le nombre des cellules productrices augmentent. Comme le pigment absorbe les rayons lumineux, les couches les plus profondes de la peau sont protÈgÈes. Le bronzage n’est rien d’autre qu’une manifestation de ce mécanisme de protection qui, toutefois, offre un écran imparfait. Les personnes qui sont exposées pendant de nombreuses années à la lumière solaire, les marins par exemple, présentent un vieillissement de la peau plus rapide et une plus grande fréquence de cancers de la peau. L’apparition des cheveux blancs est elle aussi liée à la présence de mélanine. L’homme « blanchit » au fur et à mesure que la production de mélanine diminue, jusqu’à cesser tout à fait.

Poils et ongles
Les poils et les ongles sont formés de cellules modifiées et remplies de kératine. Les poils se développent à partir de « bulbes » localisés dans le derme, les follicules pileux. Chacun de ces follicules produit une tige de kératine qui s’allonge en permanence. Il est doté d’un muscle érecteur qui permet de faire bouger le poil (cela arrive si l’on a froid ou peur).

Les glandes
Dans l’épaisseur de la peau se trouve un grand nombre de glandes de différentes natures. Les glandes sébacées produisent une substance grasse, le sébum, qui lubrifie la peau et forme une pellicule protectrice qui limite l’évaporation. L’épiderme contient 3 millions de glandes sudoripares qui produisent un liquide salé, la sueur. Ces glandes libèrent les déchets et contribuent à la régulation de la température corporelle. Si celle-ci augmente, à l’occasion d’un effort musculaire ou d’une forte chaleur, la production de sueur augmente aussi. La sueur, provenant de l’intérieur de la peau, véhicule la chaleur et, une fois à la surface, s’évapore en dispersant la chaleur excédentaire. Pendant un exercice physique intense, on peut perdre jusqu’à un litre et demi d’eau par heure.

Les empreintes digitales
La peau de la paume de la main présente de légers froncements et des sillons très fins qui forment des sortes de cercles concentriques, les empreintes digitales. Ces empreintes sont différentes pour chacun d’entre nous, au point qu’elles sont utilisées par les polices du monde entier pour l’identification des individus.

LE SYSTÈME DIGESTIF
Les organes qui constituent le système digestif ont pour rôle principal de permettre à l'homme de transformer les aliments en nutriments utilisables par ses cellules. Des enzymes assurent cette dégradation, puis des membranes se chargent de diffuser dans le sang les constituants utiles et d'éliminer les substances nocives. L'appareil digestif est ainsi à la fois une surface d'échanges et une barrière entre l'homme et son environnement.

L'homme se nourrit au cours de repas ponctuels alors que les cellules du cerveau, des muscles et des os se nourrissent en permanence. Cela est possible grâce à la fonction de réservoir de l'appareil digestif, dont la plus grande partie est localisée dans le ventre, ou abdomen. Les aliments sont d'abord introduits dans la bouche, où ils sont mâchés et mêlés à la salive, formant ainsi le bol alimentaire. Déglutis (envoyés par la langue) par petites fractions dans l'œsophage, ils descendent jusqu'à l'estomac, qui est le premier organe réservoir. Ils traversent ensuite l'intestin, dans lequel sont déversées les sécrétions biliaires et pancréatiques. Ainsi réduits, ils sont assimilés ou éliminés.

De la bouche à l’estomac
La bouche est la cavité ouverte à l’extrémité de laquelle commence le tube digestif et où la nourriture est broyée par les dents et mélangée à la salive. La salive est le liquide produit par les glandes salivaires, qui commence le processus de digestion des sucres grâce à une enzyme digestive, l’amylase salivaire. La production de salive, qui est en moyenne de 1 l et demi toutes les 24 heures, est stimulée en général par la présence de nourriture dans la bouche, mais la vue ou l’idée même de la nourriture peuvent suffire. L’action combinée des dents, de la salive et des mouvements de la langue prépare des fragments de nourriture, qui sont déglutis un à un à travers le pharynx jusqu’à l’œsophage, un tube de 25 cm qui se termine dans l’estomac. Tant que la nourriture est dans la bouche, nous pouvons en maîtriser les déplacements, tandis que dans l’œsophage, tout a lieu de façon involontaire et automatique. La phase de passage entre ces deux processus est la déglutition, un réflexe qui commence par le mouvement volontaire d’absorption de la bouchée, et qui se poursuit par une contraction involontaire de la musculature pharyngée et œsophagienne. Cette contraction sert, entre autres choses, à fermer l’ouverture supérieure des voies respiratoires au moyen d’une membrane, l’épiglotte, évitant ainsi que les aliments aboutissent dans les poumons.

L’estomac
L’estomac est une poche digestive qui accumule la nourriture. C’est là que commence la digestion. La résection chirurgicale de cet organe est toutefois compatible avec la vie, parce que c’est surtout dans l’intestin que la nourriture est digérée. Dans la paroi de l’estomac se trouvent environ 35 millions de glandes qui produisent le suc gastrique, un mélange acide contenant de la mucine, une substance qui lubrifie la masse alimentaire, de l’acide chlorhydrique et de la pepsine, une enzyme qui digère les protéines. On estime qu’en moyenne une personne produit 2 000 à 3 000 cm3 de suc gastrique par jour. Le suc gastrique sert à digérer mais aussi à détruire, par son acidité, les germes ingérés avec la nourriture. Les cellules qui revêtent la surface interne de l’estomac pourraient être endommagées par le suc gastrique, mais une pellicule de mucus produite en permanence, adhère à la paroi de l’estomac et les protège.

L’intestin
Le dernier segment du tube digestif, l’intestin, est divisé en deux segments successifs, l’intestin grêle et le gros intestin (ou côlon). Le premier, d’environ 6,50 m de long, se subdivise à son tour en trois parties, le duodénum, le jéjunum et l’iléon.

Après être passée dans l’estomac, la nourriture partiellement digérée de consistance semi-liquide arrive dans le duodénum, où elle reçoit du pancréas du bicarbonate, qui neutralise l’acidité des sucs gastriques, ainsi que différentes enzymes : l’amylase pancréatique, qui complète la dégradation des glucides (ou sucres), la lipase, qui commence la dégradation des lipides, la trypsine et la chimotrypsine, qui dégradent les protéines. À ce stade, la digestion des protéines et des sucres présents dans la nourriture est accomplie, tandis que celle des graisses est prise en charge par la bile, un liquide de couleur jaune-vert produit par le foie.

L'intestin grêle, la plus longue portion du tube digestif, mesure l'équivalent de la hauteur d'un joueur de tennis au service, depuis le sommet de la raquette jusqu'à la ligne de service. Il est également très large, du fait de ses nombreux replis intérieurs : si on arrivait à le déployer complètement, il couvrirait entièrement un terrain de tennis, sans les couloirs extérieurs ! L'intestin grêle a donc toutes les caractéristiques d'un lieu d'échanges : une surface importante d'absorption précédée d'un réservoir, l'estomac, et largement irriguée, à l'intérieur par le liquide digestif contenant les aliments, à l'extérieur par les vaisseaux sanguins et les vaisseaux lymphatiques.

Au cours d’une journée, l’intestin est traversé par 10 l de liquide, dont 2 sont d’origine alimentaire, tandis que les 8 autres représentent l’ensemble des sécrétions salivaire, gastrique, intestinale, hépatique et pancréatique. De 1 à 2 l seulement arrivent à l’intestin grêle. Il est tapissé de fins replis allongés de 0,5 à 1 mm de longueur, les villosités, revêtues de cellules absorbantes, dont la surface présente des plis microscopiques, les microvillosités. On compte de 20 à 40 villosités par millimètre carré de surface intestinale. Au centre de chaque villosité, se trouvent des fibres musculaires qui leur permettent de se contracter et de se dilater de façon rythmique et, un réseau dense de capillaires sanguins qui recueillent les substances absorbées par les cellules. Les villosités et les microvillosités ont pour fonction de multiplier la surface totale d’absorption de l’intestin jusqu’à lui permettre d’atteindre 300 m2, bien que sa longueur totale soit de 2,5 m. Dans l’intestin également, les parois sont revêtues de cellules qui sécrètent du mucus et qui sont renouvelées en permanence, en moyenne tous les cinq jours.

L'intestin grêle s'abouche avec le côlon par un système de deux lèvres qui empêchent le reflux du contenu du second vers le premier. Cet abouchement se fait dans le cæcum, portion du côlon qui se prolonge par l'appendice, organe du système immunitaire ouvert comme un doigt de gant dans le cæcum. Le côlon, sombre et court (1,50 m), a un diamètre de trois à quatre fois supérieur à celui de l'intestin grêle. Il forme un cadre dans l'abdomen et se prolonge par un réservoir de 12 cm de long (le rectum), qui se termine par l'anus. Ce dernier est un petit canal de 2 à 4 cm de long dont l'intérieur est recouvert d'une surface plissée qui fait la jonction à l'extérieur avec la peau. L'anus, ayant une fonction de robinet, est enchâssé dans un ensemble de muscles en partie contrôlés, de façon automatique, par un système sensible au contenu du rectum.

Le côlon sert à accumuler et à concentrer les résidus de nourriture non digérés ou non digestibles, par exemple les fibres végétales, et à récupérer l’eau et le sodium. De cette façon, grâce à la réabsorption de 90 % de l’eau présente dans le contenu de l’intestin, il entre chaque jour dans le côlon de 1 à 2 l de substance liquide et environ 150 g de fèces sont expulsées. La nourriture met environ 4 heures et demie pour aller de la bouche jusqu’au gros intestin, tandis que les résidus, les Bactéries et les cellules mortes de la paroi intestinale peuvent demeurer sous forme de fèces pendant plus de 24 heures. Les Bactéries intestinales qui constituent ce qu’on appelle la flore microbienne sont importantes car elles produisent certaines vitamines et d’autres composés indispensables.

Digestion et hormones
Le processus digestif est contrôlé par un mécanisme hormonal qui implique plus d’une dizaine de substances. Quand la nourriture arrive dans le duodénum, celui-ci commence à produire deux substances, la sécrétine et la cholécystokinine (CCK). La sécrétine excite la sécrétion du suc pancréatique, de la bile et du suc intestinal. La cholécystokinine, sous l’influence du passage dans la muqueuse du duodénum d’acides ou de graisses, provoque la contraction de la vésicule biliaire. En outre, elle augmente la motilité de l’intestin grêle, accélérant le transit digestif. Elle augmente aussi les sécrétions enzymatiques du pancréas.

Segmentation et péristaltisme
La nourriture est mélangée et avance dans l’intestin grâce à des mouvements de segmentation et au péristaltisme. Les premiers sont de simples contractions annulaires, qui intéressent des segments éloignés de l’intestin et qui apparaissent par ondes, d’abord sur une série de segments, puis sur les segments voisins, si bien que le contenu de l’intestin subit un mouvement d’avant en arrière. Le péristaltisme se traduit par une série de contractions annulaires qui, commençant en un point, se propagent longitudinalement de proche en proche dans les différentes parties et font progresser le bol alimentaire, réalisant l’onde péristaltique.

Au niveau du duodénum, les mouvements péristaltiques s’associent à des mouvements antipéristaltiques qui permettent de protéger le grêle contre l’arrivée d’aliments « dangereux » (trop volumineux, trop froids, trop acides et surtout trop gras).

Au niveau du grêle, le péristaltisme se combine avec une segmentation rythmique (fragmentation et brassage) et mouvement pendulaire (homogénéisation).

Au niveau du gros intestin, péristaltisme et antipéristaltisme s’associent pour assurer au contenu intestinal un mouvement de va-et-vient qui favorise la résorption d’eau dans la côlon.

Où va la nourriture ?
Les cellules des villosités fonctionnent comme des unités d’absorption et de transformation du contenu intestinal. Les produits de la digestion des sucres et des protéines sont d’abord absorbés puis introduits dans les capillaires des villosités d’où ils arrivent dans un système de veines. Ces vaisseaux convergent dans la veine porte (voir système circulatoire), dirigée vers le foie, où les substances sont encore modifiées. Les acides gras et le glycérol dérivés de la digestion des graisses sont utilisés par les cellules pour la synthèse de lipides puis convoyés vers les vaisseaux lymphatiques appelés alors vaisseaux chylifères.

Le foie
Le maintien du fonctionnement permanent, et à des rythmes divers, des cellules du corps humain est assuré par la mise en réserve des nutriments apportés par le sang. Le foie est l'organe principal impliqué dans ce système de stockage et de redistribution, régulé par le système hormonal ; les informations relatives aux besoins de l'organisme sont émises en permanence.

Comme les glandes salivaires et le pancréas, le foie est une glande annexe qui déverse ses sécrétions dans l'intestin ; elle est la plus volumineuse (environ 1,5 kg). Le sang pauvre en oxygène, mais riche en glucose et en acides aminés, est amené directement au foie par la veine porte. Les lipides suivent habituellement un circuit plus complexe : transportés à travers le système lymphatique sous forme de lipoprotéines solubles dans le plasma, ils sont partiellement stockés dans le foie (triglycérides, cholestérol).

Comme les lipides, toutes les molécules sont modifiées avant d'être mises en réserve, car en solution elles produisent une pression (pression osmotique) qui dépend plus de leur nombre que de leur volume. Ainsi, le glucose est stocké sous forme d'un polymère, le glycogène, constitué de plusieurs molécules de glucose liées entre elles. Cette réaction, appelée glycogénogenèse, est contrôlée par les sécrétions hormonales du pancréas et sert à la régulation du taux de glucose dans le sang (la glycémie normale est de 1 g/l). En excès (hyperglycémie), le glucose est mis en réserve selon les modalités précédentes, puis, s'il vient à manquer, les cellules du foie, ou hépatocytes, le libèrent en hydrolysant les molécules de glycogène (glycogénolyse, ou glycogenèse). Les substances hormonales qui contrôlent ces phénomènes sont l'insuline et le glucagon. La première favorise la glycogénogenèse et la consommation du glucose par les cellules musculaires, en particulier lors d'un effort physique ; le taux de glucose dans le sang diminue. La seconde à une action antagoniste, qui permet la fabrication de glucose.

Un mécanisme semblable à la glycogénogenèse permet aux acides aminés d'être stockés sous forme de protéines. En revanche, les lipides sont mis en réserve dans le tissu adipeux et sous-cutané, dans les muscles, sur le cœur et les reins.

La mise à disposition des nutriments entre les repas dépend des besoins des différents organes. Le cerveau, qui ne consomme que du glucose, a des cellules spécialisées, localisées à sa base, capables de déclencher la synthèse d'hormones qui, indirectement, permettent la libération du glucose du foie. Les muscles ont un système de rétrocontrôle (feed-back) : l'effort terminé, ils libèrent deux acides aminés - l'alanine, captée par le foie, et la glutamine, captée par l'intestin - pour enrayer la glycogénolyse. Dernier exemple, plus complexe : au moment d'un stress ou d'une émotion, l'excitation du cerveau est transmise au bulbe, à la moelle épinière, des nerfs à la médullosurrénale, ce qui entraîne l'émission d'adrénaline et de glucagon, hormones hyperglycémiantes. Il existe d'autres systèmes secondaires de régulation hormonale.

L’APPAREIL LOCOMOTEUR
L’appareil locomoteur qui permet à l’homme d’accomplir des mouvements est formé d’une partie passive, le squelette et les articulations, et d’une partie active, les muscles et les structures qui relient ces derniers aux éléments squelettiques, par exemple les tendons.

Le squelette est l’ensemble des os du corps et constitue notre système de soutien, le point d’attache des muscles et dans certains cas, le récipient protecteur d’organes vitaux comme le cœur, les poumons et le cerveau. Les articulations sont les points de raccord d’os différents dans lesquels, dans de nombreux cas, mais pas toujours, l’une se déplace par rapport à l’autre. Les muscles sont les organes du mouvement, aussi bien du corps dans son ensemble que des organes internes, comme le cœur ou l’intestin.

LE SQUELETTE
Le squelette assure cinq fonctions principales : maintien de la forme du corps, chez l'homme comme chez tous les autres Vertébrés (sans une solide charpente, un être vivant ne peut prendre de forme complexe, notamment la position verticale en milieu aérien, au-delà d'une certaine limite de masse, sous peine de s'effondrer sur lui-même) ; protection des organes logés dans la cage thoracique et dans la boîte crânienne (amorti des chocs et diminution de la probabilité d'une lésion directe) ; mise en mouvement du corps grâce aux articulations complexes et aux membres, qui permettent un déplacement efficace et rapide (les os fournissent des points d'ancrage aux muscles, moteurs du mouvement) ; stockage du calcium, sel minéral au rôle important dans de nombreuses réactions chimiques, lors de la contraction musculaire, dans l'ensemble des micromouvements des cellules et pour la transmission de l'influx nerveux (la structure des sels de calcium intervient dans la solidité mécanique des os) ; enfin, production, par la moelle logée à l'intérieur des os longs, des cellules hématopoïétiques.

Le squelette comprend en tout 206 éléments, les os, et il est constitué de deux types de tissu conjonctif : le tissu osseux et le tissu cartilagineux. La colonne vertébrale, qui en constitue l’axe médian, s’articule aussi bien avec les membres supérieurs et inférieurs, par l’intermédiaire de ceintures (épaules et bassin), qu’avec la tête, directement.

Os vivants, résistants et élastiques
Nous sommes habitués à penser que les os sont des supports rigides et sans vie, mais ce n’est pas le cas. Cette idée erronée naît du fait qu’il nous arrive d’observer des os morts, secs et fragiles, hors de l’organisme auquel ils appartenaient. Les os sont en fait constitués d'un tissu calcifié qui est le siège d'un renouvellement cellulaire constant et qui persiste longtemps après la mort de l'individu.

La matière première des os est constituée de cellules ainsi que de sels de calcium et de phosphore, responsables de leur dureté, et de tissu fibreux, qui les rend élastiques et leur confère leur double propriété de résistance à la traction et à la compression. L’élasticité de l’os est environ deux fois moins importante que celle de l’acier. La présence de cette armature fibreuse et élastique peut être démontrée par le fait que, si nous mettons un os en contact avec des substances qui dissolvent les sels - c'est-à-dire sa partie minérale - l’os peut être plié et noué. Au contraire, si nous le chauffons de façon à en détruire les protéines et à ne laisser que la partie minérale, l’os devient très fragile.

La structure des os
Dans le corps, nous avons trois types d’os : plats, courts et longs.

Les premiers, à la fois résitants et légers, servent à protéger des organes. Le crâne, par exemple, qui contient le cerveau, est formé de quelques os plats dont les marges sont unies. Les os plats sont constitués de deux plaquettes d’os compact entre lesquelles est interposé de l’os spongieux.

Les os courts, caractérisés par leur légèreté et leur élasticité, se trouvent, par exemple, au niveau du poignet ou de la colonne vertébrale.

Les os longs servent à soutenir un poids ou à résister à la traction. Ils se trouvent dans les membres. Ils possèdent quelques spécificités que les autres os n'ont pas : un canal central, la cavité médullaire, dans lequel se trouve la moelle osseuse, c'est-à-dire les cellules mères de toutes les lignées cellulaires sanguines (globules rouges, globules blancs, plaquettes) ; des extrémités renflées, ou épiphyses, dont les surfaces lisses, en contact avec les os voisins, sont dites articulaires ; une portion centrale, la diaphyse, longue et cylindrique ; et, enfin, les métaphyses, zones comprises entre la diaphyse et les épiphyses.

Le tissu osseux se présente sous deux formes : le tissu compact et le tissu spongieux. Ce dernier, localisé par exemple dans l'épiphyse des os longs, est formé d'un enchevêtrement en trois dimensions de spicules et de trabécules osseux, ramifiés et anastomosés ; il en résulte un véritable labyrinthe de petits segments calcifiés délimitant des espaces communicants (aréoles) remplis par la moelle osseuse et par une riche vascularisation. Le tissu compact, situé dans la partie périphérique de la diaphyse des os longs, a des structures géométriques régulières très caractéristiques, les ostéones, aussi appelées systèmes de Havers. Celles-ci sont constituées de 4 à 20 lamelles osseuses cylindriques disposées de façon concentrique autour d'un canal, dit de Havers, dans lequel on trouve les vaisseaux sanguins et les fibres nerveuses. Tous les systèmes de Havers sont reliés les uns aux autres, mais également à la cavité médullaire, par des canaux transversaux et obliques, dits de Volkman.

Les articulations
Là où les os entrent en contact les uns avec les autres pour former des points d’articulation mobiles, les surfaces osseuses sont couvertes de cartilage, un tissu élastique et à la surface lisse. Ainsi, au cours du mouvement, les extrémités de deux os peuvent glisser plus facilement l’une contre l’autre, ce qui est encore facilité par la présence d’une substance lubrifiante qui baigne les surfaces articulaires des os.

L’os et le cartilage
Les matériaux de construction du squelette sont l’os et le cartilage.

L’os est formé de cellules vivantes et de la matière non vivante que ces dernières produisent.

La matière non vivante, ou substance intercellulaire, est constituée en particulier d’une protéine, le collagène, qui forme un châssis sur lequel se dépose l’hydroxyapatite, une substance minérale qui confère à l’os sa rigidité et sa dureté et qui est responsable de 45 % de son poids. L’hydroxyapatite se compose à son tour de phosphate, de calcium et de carbonate. Le collagène et l’hydroxyapatite, cimentés entre eux, confèrent à l’os la robustesse du ciment armé. Les cellules osseuses, ou ostéocytes, situées entre les lamelles des ostéones, sont placées dans de petites cavités, des ostéoplastes, limitées par la matrice osseuse minéralisée. Celle-ci comprend des éléments organiques (fibres de collagène entourées d'une substance fondamentale à base de mucopolysaccharides) et minéraux (cristaux d'hydroxyapatite). Du corps cellulaire fusiforme des ostéocytes naissent de nombreux prolongements cytoplasmiques, plus ou moins longs, qui s'enfoncent dans la masse minérale.

Dans le squelette d'un adulte, on distingue trois types de cartilage (hyalin, fibreux et élastique). Dans le cartilage hyalin, les cellules cartilagineuses, ou chondrocytes, sont volumineuses : leur cytoplasme est riche en glycogène et en inclusions lipidiques. La matrice qui entoure les chondrocytes a un aspect homogène : elle est composée de fibres de collagène de faible diamètre, qui forment un réseau à larges mailles, et d'une substance fondamentale riche en mucopolysaccharides de type chondroïtine sulfate. Le cartilage hyalin est présent dans la plupart des articulations et dans les voies aériennes supérieures (trachée et bronches principales).

Le cartilage fibreux présente une structure comparable mais remarquable par son important réseau de fibres de collagène. Ce tissu cartilagineux est localisé au niveau des disques intervertébraux, du nez, de la symphyse pubienne et au point d'insertion du talon d'Achille. Le troisième type de cartilage, caractérisé par la présence de très nombreuses fibres élastiques, est essentiellement situé au niveau de la face (pavillon de l'oreille), des trompes d'Eustache, de l'épiglotte et du larynx. Les tissus cartilagineux ne contiennent aucun vaisseau sanguin ou lymphatique. Ils reçoivent des matières nutritives par diffusion à partir de la vascularisation du tissu conjonctif, ou périchondre, qui les entoure.

Le remodelage osseux
Il y a deux types de cellules vivantes dans l’os : les ostéoblastes, qui produisent du nouveau matériau osseux, et les ostéoclastes, qui l’éliminent. Les deux types de cellules sont en permanence en activité, si bien que l’os n’est jamais identique à lui-même, mais subit un remodelage incessant selon les stimuli auxquels il est soumis. Comme les canaux de l’os sont reliés au sang, le remodelage osseux détermine un déplacement continu de sels de calcium entre ce tissu fluide et les os. Grâce à l’action du remodelage, les os font office de réserve de sels minéraux. En cas de jeûne, les os vont jusqu’à perdre un tiers de leur contenu en calcium pour satisfaire les nécessités de l’organisme. Durant la grossesse, quand le squelette de l’enfant en cours de croissance a besoin díun approvisionnement continu en sels minéraux, ces derniers sont prélevés sur le squelette de la mère.

La concentration de calcium dans le sang est donc un facteur qui agit sur le remodelage osseux. Les efforts mécaniques auxquels les os sont soumis agissent aussi sur le remodelage. Si ces efforts diminuent, comme cela a lieu chez les astronautes qui restent longtemps dans l’espace en absence de gravité ou simplement chez les personnes immobilisées au lit pendant des semaines, l’action des ostéoclastes prédomine et l’os devient moins dense et plus fragile. Durant une activité sportive ou un travail intense, c’est l’inverse qui se produit.

Après une fracture
Comme tous les corps riches en sels, l’os est susceptible de subir des fractures, mais à la différence d’une assiette de porcelaine, il a la capacité de s’autoréparer. L'organisme va, de lui-même, consolider la fracture par le développement d'un cal osseux. Dans un premier temps, le sang et la lymphe envahissent l'espace interfragmentaire de la fracture, tandis que des bourgeons de tissus conjonctifs colonisent l'hématome pour former un cal conjonctif. Puis, grâce à la réserve calcique des tissus osseux voisins amenée par les vaisseaux, le cal se minéralise. Le périoste, richement vascularisé, joue un rôle fondamental dans cette étape. Enfin, la continuité osseuse est progressivement rétablie.

Les parties squelettiques
Le squelette humain est formé d’une partie de soutien, ou tronc, et d’un appendiculaire. La première comprend le crâne, la colonne vertébrale, les côtes et le sternum, tandis que la seconde comprend les deux membres, c'est-à-dire les membres supérieurs, ou thoraciques (bras) et les membres inférieurs, ou pelviens (jambes). Chaque membre est relié au reste du corps à travers une structure de liaison, la ceinture, formée d’os et de muscles.

Le membre supérieur est formé, dans l’ordre - c'est-à-dire en allant de son extrémité libre vers le tronc - par la main, l’avant-bras et le bras proprement dit (c'est-à-dire la portion comprise entre le coude et l’épaule). Sa liaison à l’épaule se fait à travers la ceinture scapulaire (l’épaule), dont font partie deux os (la clavicule et l’omoplate). L’humérus, dont l’extrémité supérieure est articulée avec l’omoplate, constitue le squelette du bras. Le radius et le cubitus, articulés à la tête inférieure de l’humérus, sont les os de l’avant-bras. Dans la main, on distingue les phalanges des doigts, les os du métacarpe et, vers le poignet, ceux du carpe.

Le membre inférieur est relié au tronc, à travers la ceinture pelvienne, par l’os de la hanche (le bassin), tandis que les os de la cuisse et de la jambe, proprement dite, (le segment qui va du genou au pied), sont le fémur et, respectivement, le tibia et la fibula ou péroné. Dans le pied on distingue les phalanges des doigts et, plus en arrière, le métatarse et le tarse. Le membre inférieur comprend également la rotule, un os plat et arrondi situé devant, à l’extrémité inférieure du genou.

LES MUSCLES
Tandis que les os font office de soutien, les muscles, faisant levier sur eux, permettent le mouvement. Le corps humain compte environ 600 muscles, de formes et de dimensions différentes, tandis qu’un ver peut en avoir 2 000.

Les muscles sont à première vue des organes « élémentaires », producteurs de force et de mouvement, qui se caractérisent par leur pouvoir de contraction, et qui constituent, avec les os et les articulations, un véritable appareil locomoteur, capable d'exécuter un mouvement ou de maintenir le corps dans une position particulière. Pourtant, leur organisation très complexe n'est clairement décrite que depuis les années 50. Leur étude se situe aujourd'hui au carrefour de nombreuses sciences, dont l'anatomie, l'histologie, la biochimie, l'électrophysiologie et la neurologie.

Le poids de la masse musculaire représente près de la moitié de celui du corps, et elle est sollicitée dans presque toutes les fonctions de l'organisme : par exemple, le muscle cardiaque (le myocarde) intervient dans la circulation sanguine, tandis que les muscles lisses, qui tapissent de nombreux organes, interviennent dans diverses fonctions, notamment dans la digestion, la respiration, la tension artérielle.

Il existe deux types de muscles : les
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