Biométrie et modélisation de la croissance chez l`individu immature

Biométrie et modélisation de la croissance chez l’individu immature.
Loïc LALYS
Mots-clés : Croissance humaine, Biométrie, Ontogénèse, Immature.
L’éventail des problématiques, des concepts et des connaissances
répondant du domaine de l’Anthropologie est vaste, s’étendant autant
sur des notions culturelles que biologiques, où l’évolution, l’adaptabilité
et la diversité de l’Homme actuel vont pouvoir être appréhendées. En
tant que science holistique, l’Anthropologie va étudier l’Homme dans sa
globalité, en le considérant comme une entité unique et indivisible dont
les multiples facettes créent et consolident son unité. L’Anthropologie
va donc devoir comprendre l’Homme dans son ensemble, dans
l’espace et dans le temps, avec le caractère multidisciplinaire, voire
transdisciplinaire, qui définit la discipline.
L’anthropologie de la croissance intègre tous les concepts précédemment
évoqués. C’est ainsi que le temps, l’espace et l’environnement peuvent
avoir une influence qui doit être maîtrisée en anthropologie de la
croissance. L’environnement est ici un élément majeur, l’ensemble
des éléments liés aux conditions environnementales pouvant être
des sources potentielles de modification de l’objet d’étude (Rona
2000). Les environnements socio-culturel et socio-économique
sont autant de paramètres qui, au même titre que la nutrition et les
pathologies, vont avoir une influence notable sur la croissance. Les
problématiques concernant l’enfant seront souvent différentes de
celles concernant l’Homme adulte, et des thématiques propres à
l’enfant se posent indiscutablement.
La croissance humaine résulte de la combinaison des processus
de maturation et de modification de la taille. Pour modéliser
les phénomènes de croissance, l’outil de référence est la
biométrie. En prenant en compte des éléments biologiques,
comportementaux ou physiologiques uniques et propres à
chaque individu, les études biométriques sont une source
d’informations indispensable à la constitution de bases de
données sur la croissance. Elles connaissent d’ailleurs de
nos jours un véritable renouveau et un engouement sans
L’anthropologie du vivant : objets et méthodes - 2010
précédent, notamment dans le domaine de l’identification et de
l’authentification des individus. En ce qui concerne l’anthropologie
biologique, la biométrie se présente comme un instrument de
définition de la croissance humaine et de sa variabilité d’ordre spatiale
et temporelle, qui résulte de facteurs génétiques, environnementaux
et sociaux. Elle est donc indispensable pour réaliser la modélisation
des phénomènes de croissance dans les populations actuelles.
Constitution de bases de données biométriques
Nos travaux s’inscrivent donc dans cette démarche de modélisation
des phénomènes de croissance chez l’immature, grâce aux
méthodes biométriques. La croissance garde la biométrie comme
premier outil et intègre toujours une composante sociale et
environnementale (Guihard-Costa et al. 2007). Notre approche
sur l’étude des phénomènes de croissance a donc été développée
dans cet esprit complémentaire entre les données biologiques et
environnementales et s’articule selon les deux axes principaux : la
biométrie radiologique, d’une part, et la somatométrie, d’autre part.
La première partie de cette banque de données est constituée
de données de biométrie radiologique obtenues à partir des
radiographies des os de la main et des os longs du corps humain.
Pour cela, un recueil de radiographies a été effectué au sein des
hôpitaux marseillais de l’Assistance Publique (A.P.-H.M.). Ces
radiographies, réalisées sur des individus de moins de 20 ans dans
un contexte de traumatologie, répondent à des critères d’inclusion
particuliers et à un protocole strict de prise du cliché, notamment
avec une distance foyer-objet fixe. Ces clichés radiographiques ont
été numérisés en favorisant la qualité de l’image ; ce qui nous a
permis de réaliser différentes mesures avec, comme principe initial,
de simuler numériquement les mesures anthropologiques prises
sur une planche ostéométrique et ce, en inscrivant l’os à mesurer
dans le plus petit rectangle possible (cf figure 1). Au total, près de
5000 images numérisées ont été analysées selon une méthodologie
novatrice, validée statistiquement (Lalys et al. 2007). L’ensemble
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Biométrie et modélisation de la croissance chez l’individu immature.
de ces données a permis d’obtenir de précieuses informations sur la
croissance osseuse des différents os étudiés : os de la main, de l’avantbras et de la jambe.
Figure 1 : Biométrie radiologique et relevé des mesures sur le 2e métacarpe d’un
individu immature.
Marseille (A.P.-H.M.) et de différents d’établissements scolaires.
Près de 2000 enfants de la région marseillaise, tous âgés de 3
à 15 ans, ont ainsi été mesurés (cf. figure 2) au cours de notre
campagne. Le protocole de mesures comprenait 39 paramètres à
relever directement, répondant tous aux besoins spécifiques de nos
travaux, avec notamment des mesures prises en position assise et
debout. Cette campagne de mesure a permis l’obtention d’un corpus
de près de 80 000 données somatométriques.
Figure 2 : Relevé de mesures au cours de la campagne d’acquisition de données
somatométriques
La seconde partie de cette banque de données est constituée
d’informations somatométriques sur la croissance des différents
segments corporels. L’acquisition de ces données a été faite
au cours d’une campagne de mesures réalisée au sein des
services pédiatriques de post urgences des Hôpitaux de
L’anthropologie du vivant : objets et méthodes - 2010
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Biométrie et modélisation de la croissance chez l’individu immature.
Modélisation de la croissance et ses applications
La modélisation de la croissance obtenue par l’intermédiaire de ces
données présente de nombreuses applications dans différents champs
d’étude de l’Anthropologie biologique. L’exploitation des données
recueillies sur la biométrie radiologique des os de la main et de l’avantbras a notamment permis d’établir différents modèles de régression
afin de déterminer l’âge des individus immatures. En effet, l’estimation
de l’âge est très souvent requise dans un contexte médico-légal, pour
rechercher l’âge d’un individu vivant, soumis à une procédure judiciaire,
et dont l’identité est inconnue. En effet, le système judiciaire demande
très souvent une estimation pour ces individus dont l’âge est inconnu, afin
d’engager les procédures judiciaires adaptées. En anthropologie médicolégale, la détermination de l’âge peut également trouver des applications
dans des procédures d’identification d’un squelette ou d’un cadavre
classé sous X. Enfin, en anthropologie des populations du passé, les
techniques de détermination revêtent un intérêt tout particulier pour
la réalisation de profils paléodémographiques, véritables sources
d’informations des populations historiques étudiées (Signoli et al.
2004).
Comme nous l’expliquions précédemment, la variabilité de la
croissance s’inscrit dans une dimension spatiale et temporelle et, à
ce titre, il est nécessaire d’actualiser les référentiels de croissance
en tenant compte de leur adaptation aux populations concernées.
La banque de données biométriques que nous avons réalisée
et qui est encore aujourd’hui en cours d’exploitation, apporte
des informations actuelles sur une population française, dont
les derniers référentiels complets datent de plus de 30 ans
(Sempé 1971 ; Sempé et al 1979). L’ensemble des paramètres
biométriques relevés pourra faire l’objet de courbes de
croissance spécifiques, à partir des analyses statistiques de
nos données (cf. figure 3).
L’anthropologie du vivant : objets et méthodes - 2010
Figure 3 : Représentation graphique des 5e, 25e, 50e, 75e et 95e percentiles de la
stature chez les individus masculins de notre échantillon d’enfants mesurés au cours
de notre campagne d’acquisition de données somatométriques
Comme nous l’avons déjà précisé, les études biométriques que nous
avons menées sont indispensables pour étudier les changements
morphologiques et morphométriques externes liés à la croissance. En
modélisant la croissance, elles permettent également de modéliser
géométriquement le corps de l’enfant. Ce type de recherche présente
de nombreuses applications pratiques comme l’amélioration de
la protection de l’être humain au cours des accidents de la route,
développées en collaboration avec le Laboratoire de Biomécanique
Appliquée (UMR T24-INRETS/Université de la Méditerranée).
De nombreux outils informatiques permettant la simulation du
comportement du corps humain au cours d’un choc sont ainsi de
plus en plus développés. Ils sont utilisés pour mieux comprendre à la
fois les sollicitations dynamiques sur le conducteur ou les passagers
au cours d’un accident, mais surtout l’ensemble des mécanismes
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Biométrie et modélisation de la croissance chez l’individu immature.
lésionnels qui en découle. La simulation numérique du comportement de
l’homme soumis à un impact demande d’avoir développé au préalable
des modèles mathématiques du corps humain, ou de segments corporels,
suffisamment bio-fidèles afin de permettre des études des traumatismes
grâce à des simulations en 3D. La mise en œuvre de tels modèles
est particulièrement complexe car elle nécessite une connaissance
précise des caractéristiques géométriques des éléments à modéliser
mais également des propriétés mécaniques des matériaux biologiques
impliqués. La tâche est rendue encore plus ardue lorsqu’elle concerne
l’enfant, puisque d’importantes difficultés se posent comme l’acquisition
de données géométriques.
Les applications et les projets dans ce domaine sont nombreux et font
appel à de multiples collaborations, tant dans le domaine scientifique
que médical, au niveau national et international. Cette modélisation du
corps de l’enfant est réalisée sur la base des travaux du projet européen
HUMOS (HUman MOdel for Safety) avec la perspective d’être complétée
à terme avec l’étude des traumatismes des enfants en situation de
choc automobile. Cela permettra de déterminer de manière exhaustive
l’ensemble des traumatismes les plus fréquemment rencontrés et, par
voie de conséquence, l’ensemble des zones lésionnelles potentielles
chez les enfants, en fonction des différentes classes d’âge. Ces
résultats constituent une solide base de travail pour connaître plus
précisément les mécanismes lésionnels et définir ensuite des
situations d’accidents et de traumatismes caractéristiques (Serre et
al. 2006). Les résultats attendus permettront d’une part d’évaluer
les défauts de certains systèmes de sécurité et, d’autre part, de
poser les bases des configurations lésionnelles pour lesquelles il
est impératif d’améliorer les systèmes de sécurité existants. De
plus, il sera possible d’évaluer l’adaptabilité des systèmes de
sécurité (ceinture de sécurité, airbag, rehausseur, sièges auto,
etc.) et de confort au regard de la morphologie des enfants.
Les risques lésionnels induits en cas de choix d’équipement
inappropriés pourront être ainsi déterminés.
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Perspectives
En définitive, les perspectives de nos travaux de recherche
s’inscrivent dans trois axes différents qui font appel à la biométrie
humaine.
Le premier axe concerne l’ensemble des perspectives possibles
dans le domaine de l’estimation de l’âge des individus immatures
en anthropologie du vivant, mais également en anthropologie des
populations du passé et médico-légale. Une validation devra être
réalisée par l’application de l’ensemble des formules retenues sur
une population d’individus immatures d’âge et de sexe connus. Afin
de prendre en considération la variabilité inter-populationnelle des
phénomènes de croissance, cette validation pourra se faire sur
différentes populations actuelles, notamment par la mise en place
de collaborations tant nationales qu’internationales. De plus, cette
validation pourra également se faire sur une population immature
du passé, d’âge et de sexe connus (Hunt, Albanese 2005). Cela
nous permettra en outre de juger de la pertinence de nos résultats
par comparaison avec les méthodes classiquement utilisées en
anthropologie, basées sur l’étude des longueurs diaphysaires
(Sundick 1978 ; Stloukal, Hanakova 1978)
Le deuxième axe porte sur une problématique d’évaluation de la
variabilité synchronique de la croissance. Pour cela, des projets
internationaux devront être menés, en établissant un protocole
d’acquisition de données somatométriques ainsi qu’une étude
radiologique sur la maturation osseuse et dentaire. Ces travaux
permettront de mettre en évidence une éventuelle différence
dans le rythme des processus de croissance entre les différentes
populations.
Enfin le dernier axe concerne l’évaluation de la variabilité diachronique
de la croissance à travers la comparaison de nos résultats avec
ceux de travaux particulièrement important dans le domaine, comme
l’étude longitudinale des enfants de Châteauponsac (Brus et al.
2005) ou de Paris (Deheeger, Rolland-Cachera 2004) Les résultats
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Biométrie et modélisation de la croissance chez l’individu immature.
obtenus permettront d’apprécier l’évolution de la croissance au cours
du temps en confirmant la thèse de nombreux auteurs (Hauspie et al.
1996, 1997 ; Papai et al. 2006) ainsi que l’inadéquation des référentiels
de croissance classiquement utilisés aux populations actuelles.
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L’auteur
Loïc LALYS
Chargé de Recherche au CNRS
- UPR 2147, « Dynamique de l’Evolution Humaine: Individus, Populations, Espèces. » (Paris,
France)
courriel : [email protected]
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