Identifier le sexe d’un squelette grâce à l’oreille

©pixologicstudio

Identifier le sexe d’un squelette n’a rien de trivial, une fois les chairs disparues. La question se pose en médecine légale et surtout en archéologie. Si le sexe osseux est très étudié, les variables testées sont nombreuses et imparfaites, surtout lorsque le squelette n’est pas bien conservé. Ces variables vont de la mandibule à la main, en passant par l’omoplate ou la clavicule. Même le bassin, la variable considérée comme la plus informative aujourd’hui, s’avère sujet à caution selon l’âge des individus : chez les jeunes enfants, le bassin n’est pas encore morphologiquement différent entre les filles et les garçons.

Une nouvelle méthode fiable d’identification des squelettes

Une solution se nicherait au sein du rocher, petit os de l’oreille interne et l’un des plus solides du squelette. De fait, il est souvent bien préservé chez les fossiles et il pourrait bientôt devenir un outil déterminant pour les archéologues. Cet os héberge la cochlée, un organe spiralé de l’oreille interne qui convertit les ondes sonores en signaux électriques à destination du cerveau. Cet organe est le seul qui présente dès la naissance sa morphologie et sa taille définitives, qu’il imprime en creux dans le rocher. José Braga, paléoanthropologue à l’université de Toulouse, et ses collègues viennent de montrer que la forme de la cochlée, plus précisément la torsion de sa spirale, diffère significativement selon le sexe. Ce résultat leur a permis de mettre au point une méthode fiable de détermination du sexe des squelettes sans ADN, y compris pour des squelettes de très jeunes enfants.

« La forme de la cochlée est différente chez les humains et les autres espèces actuelles de primates, comme les chimpanzés et les gorilles. Elle devrait donc permettre de discriminer des espèces anciennes d’hominidés sur des sites archéologiques », explique José Braga. « Mais pour cela, il faut pouvoir distinguer les variations présentes entre espèces différentes de celles présentes au sein d’une même espèce. Il était donc primordial pour nous de connaître d’abord le dimorphisme mâle-femelle au sein d’une espèce avant de comparer les espèces entre elles. Pour l’Homo sapiens, sur cette question, nous sommes les premiers à nous être intéressés à la forme de la cochlée en éliminant l’effet des différences de taille entre individus ».

Une étude fine de la forme de la cochlée

José Braga et ses collègues ont utilisé des méthodes d’analyse de formes 3D complexes, à la croisée de l’informatique et des mathématiques. Ces outils ont fourni une représentation fine de la forme spiralée de la cochlée de près d’une centaine d’individus dont les données ont été collectées par tomographie à rayons X dans des hôpitaux en France et en Afrique du Sud, avec pour ces derniers des origines européennes ou africaines. Une analyse statistique non supervisée (c’est-à-dire en mélangeant hommes et femmes) et où l’effet de la taille a été éliminé, a montré une claire séparation des individus en fonction du sexe sur la variable de la torsion de la cochlée, quelle que soit l’origine géographique, européenne ou africaine. « Le sexe constitue bien le premier critère de variation de la forme de la spirale de la cochlée, plus que tout autre paramètre », note José Braga.

Dans un second temps, la détermination à l’aveugle du sexe de chaque individu, pour valider l’outil, a montré une performance moyenne de 93 %. « Les quelques erreurs concernaient plus les femmes que les hommes ». Les auteurs ont ensuite appliqué ces résultats à la détermination du sexe de 22 squelettes d’enfants datant de la fin du XIXe siècle. Là encore, la détermination du sexe en fonction de la forme de la cochlée a montré de très bons résultats, avec un taux de réussite supérieur à 90 %, y compris pour des nouveau-nés. Les chercheurs travaillent encore à améliorer la performance de l’outil : « Pour être utilisé en médecine légale, un outil d’identification du sexe doit montrer une performance supérieure à 95 %, nous atteignons maintenant presque ce seuil », précise José Braga.

Des applications en archéologie et peut-être en neurobiologie

©JOHN HAWKS / WITS UNIVERSITY / AFP

Reste à tester la méthode sur des squelettes plus anciens et sur des espèces proches de la nôtre, ce que l’équipe s’attelle à faire, et à déterminer à quel moment de notre évolution ce dimorphisme mâle-femelle est apparu. Il est possible d’envisager aussi des liens entre cette différence de structure anatomique et la physiologie de l’audition entre l’homme et la femme, ce qui reste spéculatif pour le moment. « Certes des capacités auditives légèrement différentes ont été démontrées chez les hommes et les femmes, mais la modélisation biomécanique nécessaire pour évaluer le rôle de la torsion de la cochlée dans la propagation des ondes dans cet organe dépasse encore nos capacités », souligne José Braga.

Le transfert de l’outil en archéologie constitue en revanche une piste sérieuse pour l’équipe, dans un délai d’environ 5 ans. « Le milieu montre un intérêt fort pour ce genre d’outil, dont l’utilisation peut être facile si nous proposons un programme pour extraire la forme de la cochlée à partir d’un scan du squelette. Cependant, nous avons encore des étapes à franchir avant ce transfert : accroître nos échantillons d’étude, rendre la méthode vraiment fiable et vérifier si nous détectons une légère variation en fonction de l’âge des individus, ce qui n’est pas le cas pour le moment », conclut José Braga.