Comparative analysis of the coxo-femoral joint in hominids in relation to their locomotor behaviour: study of joint correspondence and the degree of congruence between the three-dimensional axes of the two joint components

• Bonneau, N. ^[1] ; Simonis, C. ; Tardieu, C ^[1]
  1. [1] Université de Paris-Sud
• Localización: Bulletins et Mémoires de la Société d'Anthropologie de Paris, ISSN-e 1777-5469, Vol. 27, Nº. 1-2, 2015, págs. 1-15
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Analyse comparative de l' articulation coxo-fémorale chez les hominidés en lien avec leur répertoire locomoteur : étude de la congruence articulaire et du degré de concordance entre les axes tridimensionnels des deux composantes articulaires
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• Resumen
  • English

    A comparative study of the hip joint in hominids has important implications for physical anthropology, as new insights could provide additional information for documenting changes associated with the acquisition of habitual bipedalism in the human lineage. In the literature, changes in the shape of both the proximal femur and the acetabular region in hominids have been investigated; however, few analyses have studied joint congruence and even fewer have attempted to quantify the degree of correspondence between the three-dimensional orientations of the two joint components. In humans, the hip joint has a lower degree of correspondence in a bipedal posture than would be expected for such a key joint. Because natural selection is dependent on inherited structure and trade-offs between several functions, it has been suggested in a previous study that the lower degree of correspondence might be partly due to the phylogenetic history of our species. In order to test this hypothesis, an extend sample of hominids was analysed. Our results show that joint architecture changes substantially according to the locomotor behaviour of the taxon considered. In orangutans, the considerable mobility of the lower limbs is ensured in part by a shallow acetabulum and a wide femoral neck-shaft angle. In contrast, the hip joint of gorillas has to support heavy loads and thus needs stability: a deep acetabulum and a narrow femoral neck-shaft angle were observed. Finally, our results provided evidence that the highest congruence between the three-dimensional orientations of the two joint components in all the studied genera, i.e. Homo, Pan, Gorilla and Pongo, was obtained in a quadrupedal posture, further suggesting that the shape of the human hip joint is constrained by its quadrupedal ancestry.

  • français

    L' ’étude comparative de l’articulation de la hanche sur un échantillon d’hominidés trouve des applications importantes en anthropologie biologique puisqu’une meilleure connaissance de cette articulation peut enrichir notre compréhension des changements morphologiques associés à l’acquisition de la bipédie permanente dans la lignée humaine. Dans la littérature, des changements morphologiques de l’extrémité proximale du fémur et de la région acétabulaire ont été décrits, mais peu d’analyses se sont intéressées au paramètre de congruence articulaire et encore moins au niveau de concordance des axes tridimensionnels des deux composantes articulaires. Chez l’Homme, la hanche montre un plus faible niveau de concordance en posture bipède que ce qui aurait pu être attendu pour une articulation aussi centrale. l’action de la sélection naturelle étant nécessairement tributaire de la nature de la structure héritée d’un ancêtre commun et des compromis qui s’établissent entre les différentes fonctions exercées par cette structure, nous avions suggéré dans un précédent travail que cette plus faible concordance soit imputée à l’histoire phylogénétique de notre espèce. Afin de tester cette hypothèse, une étude sur un échantillon d’hominidés a été menée. Nos résultats montrent que l’architecture articulaire diffère selon le répertoire locomoteur du taxon considéré. Chez les orangs-outans, la grande mobilité du membre inférieur est assurée en partie par une cavité acétabulaire peu profonde et un angle cervico-diaphysaire important. Au contraire, la hanche des gorilles doit supporter de fortes charges et nécessite plus de stabilité : une cavité acétabulaire profonde et un angle cervico-diaphysaire faible sont observés. Enfin, nos résultats mettent en évidence que le plus grand niveau de concordance des axes tridimensionnels des deux composantes articulaires de la hanche pour l’ensemble des genres considérés, c’est-à-dire Homo, Pan, Gorilla et Pongo, est observée dans une posture quadrupède. Ce résultat appuie l’hypothèse d’une influence du passé quadrupède de nos ancêtres sur les orientations de l’articulation de la hanche actuelle.