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Journées Cliniques - D I N AN (F)
du 1er au 4 mai 2009
Equilibre Occlusal - Equilibre Postural
Avènement de la station érigée
et gravitation universelle
R. FENART
Dr. Méd. , Dr. es Sc. , Dir. Rech. Hon. du CNRS
RESUME
Les êtres vivants sont soumis, outre les impératifs biologiques (génétiques et mésologiques) qui leur sont propres, aux contraintes imposées par les lois de la physique. Parmi ces dernières, la gravitation universelle, captée par le labyrinthe de l’oreille des Vertébrés (déjà décelable sur des « poissons » fossiles datant d’environ 500 millions d’années) est intervenue tout au long de l’évolution. La notion d’horizontalité (découlant de celle de verticalité apportée par la pesanteur) est apportée par les canaux semi-circulaires externes qui orientent la tête de façon à ce que les conditions de survie de l’animal et de l’espèce qu’il représente soient optimales.
Les réflexes nés de toute modification de leur direction (notamment par croissance de l’encéphale entrainant l’amplification de la tête pré-otique) agissent sur la musculature rétro-axiale en vue de rétablir cette horizontalité. Par leur répétition, ces tractions ouvriraient un nouvel espace cranien (à nouveau profitable au cerveau) et provoqueraient une bascule de l’occipital, donc une érection corporelle plus accentuée. De ce fait, le neuro-crâne va tendre à s’équilibrer dans sa forme et dans sa position par rapport à la verticalité labyrinthique. La réduction faciale agit dans le même sens.
Dans la biosphère de la planète et par une « anti-entropie » centrifuge inexpliquée, les Vertébrés ont ainsi entrepris une lutte contre la gravitation, en s’affranchissant du milieu aquatique, en transformant les nageoires en membres marcheurs, puis en passant du stade quadrupède au stade bipède.
La station droite a modifié certaines parties du corps et a pu aussi être à l’origine de certains désagréments. En outre, la question se pose de savoir si l ‘Homme a un avenir cosmonautique, en l’absence de la pesanteur qui a guidé son évolution passée, pour laquelle de nombreux mystères demeurent, ainsi d’ailleurs que pour la définition de la vie elle-même.
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Monsieur le Président, Mesdames, Messieurs, chers Confrères
Tant dans le Règne végétal que dans le Règne animal, l’évolution a été le résultat de l’interaction entre des impératifs biologiques complexes et les lois de la physique. Parmi ces dernières, l’attraction universelle, exprimée par la pesanteur, est intervenue au cours des processus ayant mené à l’hominisation.
En 1669, NEWTON, dans ses « principes de philosophie naturelle », avait compris, en voyant tomber une pomme, qu’une force d’attraction intervenait entre celle-ci et la terre.
Cette force est proportionnelle aux masses en présence, et inversement proportionnelle au carré de leur distance, ce qui s’exprime par f = MM’ / d².
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On sait maintenant, grâce aux découvertes paléontoloqiques, que les Vertébrés , il y a plus de 500 millions d’années, étaient tous ce que l’on appellerait aujourd’hui, des « poissons » vivant dans la mer.
Certains furent nos « ancètres », en sortant du milieu aquatique, pour adopter une vie terrestre, d’abord quadrupède, puis bipède. Il s’agit là d’un processus biologique qu’on peut donc qualifier d’anti-gravitationnel (ou anti-entropique) puisque d a augmenté et f a diminué. La tête s’est éloignée du sol et s’est comportée comme une sorte de « planète » décrivant autour de la terre une orbite complexe, à faible distance , avant de retomber finalement sur cette terre, un jour ou l’autre !
D’autres bipèdes - les Oiseaux - s’en sont éloignés davantage ; mais ceci est une autre affaire.
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Voici le labyrinthe de l’oreille interne de l’Homme ; ce labyrinthe est le capteur de l’attraction universelle depuis le tout début de notre lignée.
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Le labyrinthe existait déjà chez les premiers Vertébrés connus, remontant à «au moins » 400 millions d’années ( ce que les paléontologues nomment : l’Ordovicien). Ces Céphalapsides étaient de tout petits poissons de la taille de « l’ongle du petit doigt » qui ont pu être détectés grâce à leur « cuirasse dermique », d’où leur appellation d’Ostracodermes. Leur bouche était une fente verticale, dépourvue de mâchoires mais ils avaient déjà des labyrinthes - que vous voyez- avec 2 canaux semi-circulaires . Chez d’autres poissons, un peu plus récents, les labyrinthes ont acquis leur troisième canal semi-circulaire, au moment-même où sont apparues les machoires. Cette liaison entre machoires préhensiles et canal semi-circulaire horizontal mérite d’être soulignée. Cet ensemble fonctionnel sera retrouvé ensuite, sans discontinuer, jusqu’à l’Homme.
Bien entendu, la notion d’horizontalité découle de celle de verticalité où s’exerce la pesanteur ; et la statique fournie par le complexe utriculo-sacculaire est liée à la dynamique captée par les canaux semi-circulaires.
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Des auteurs hollandais ont même trouvé, chez les Oiseaux, des relations entre l’horizontale labyrinthique et une formation rétinienne , appelée « zone rubanée ».
Entre parenthèses, il faut rappeler que la pesanteur agit aussi sur les Invertébrés, ce qu’on a pu mettre en évidence au moins chez les oursins, lesquels présentent autour de la bouche, des « sphéridies » réceptrices. Quant au Régne végétal, il est soumis à un « géotropisme » dont le mécanisme est encore mal connu, ce qui n’empéche pas de constater que les racines des plantes se dirigent en bas, et les tiges vers le haut quelle que soit leur localisation sur le globe terrestre.
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Tentons maintenant de parcourir les étapes essentielles des modifications ayant abouti à notre station érigée. Ce Poisson fossile (en haut de cette figure) est un peu plus récent que le précédent ; il vivait au Dévonien (c’est à dire il y a 300 millions d’années seulement). Très proche du célèbre Cœlacanthe, (représenté en bas de la figure), il serait à l’origine de la plupart des Vertébrés actuels, y compris l’Homme.(vous pouvez l’appeler Adam car son nom est plus compliqué : Eusthénoptéron).
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Il a acquis un caractère essentiel pour la future vie terrestre, à savoir les choanes faisant communiquer les fosses olfactives primitives avec la cavité buccale. Cela permettra, plus tard, la poussée d’une voûte palatine et l’organisation d’une respiration pulmonaire par séparation des voies respiratoires et digestives. Cela ira de pair avec des adaptations des arcs artériels, notamment le 6 ème qui devient artère pulmonaire.
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Les premiers Vertébrés sortis de l’eau sont les Stégocéphales, sortes de Batraciens primitifs, chez lesquels les nageoires paires sont devenues des membres
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Le membre marcheur ( le « chiridium ») dérive du membre nageur ( le « ptérygium ») par disparition de 2 des 3 « rayons » de la nageoire, puis de certaines pièces, et par des modifications d’autres éléments et apparition d’os nouveaux du côté caudal du membre. A l’origine il existait, en plus des 5 doigts classiques, 2 autres doigts ( le pré-pollex et le post-minimus) qui vont ensuite régresser.
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A mesure que le corps s’élevait au dessus du sol, la situation des membres relativement à la verticale s’est modifiée, mais pas sa constitution-type, en 3 segments appelés, du proximal au distal : stylopode, zeugopode et autopode. Ces dénominations sont communes aux membres thoraciques et aux membres pelviens, et chez tous les Vertébrés à respiration aérienne, quelles que soient leurs diverses adaptations ( marche, course, natation, vol…etc).
Schématiquement, disons que le membre chiridien, d’abord en fonction de reptation (appelé membre horizontal), dérivé de la nageoire latérale, fait place à un membre transverse avec 2 angulations soulevant le corps, puis devient un membre dressé (ou para-sagittal), passant par un stade quadrupède , puis bipède en libérant la main qui devient préhensile.
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Sur un membre « dressé », figuré ici avec ses 3 aspects essentiels : plantigrade, digitigrade, onguligrade l’autopode, comprend lui-même 3 portions : le basipode assimilable au carpe et au tarse, le métapode pour le métacarpe et le métatarse, et l’acropode pour les phalanges des doigts. Tous ces éléments subissent des adaptations en fonction du mode de vie. A ce point de vue, remarquons que l’Homme et les Primates , en tant que plantigrades ne sont pas les plus différenciés, ce qui est le cas, par exemple, du mouton et du cheval.
Il convient d’ailleurs de ne pas confondre le degré de différenciation et le degré d’évolution, ce dernier terme étant réservé à la branche principale d’un phylum, l’autre se rapportant plutôt à un rameau latéral de ce phylum.
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Lors du redressement du corps, la colonne subit diverses modifications dans : la forme des vertèbres, leur nombre, la direction de leur apophyse épineuse et surtout par l’apparition des courbures dans le plan sagittal. A partir d’une seule courbure, en situation thoraco-lombaire chez les quadrupèdes, le redressement corporel en engendre d'autres : 3 incurvations sont mobiles (cervicale, thoracique et lombaire) et une fixe (sacrée). L’élasticité d’une telle colonne est régie par une loi de la mécanique : E = n² + 1 . Cela veut dire que l’Homme a une colonne 10 fois plus souple que si les courbures n’existaient pas.
Pendant ce même temps, l’angle lombo-sacré diminue (donc se referme), et le centre de gravité corporelle recule ( de la 5 ème thoracique à la 3 ème lombaire).
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Le bassin, ou ceinture pelvienne se modifie profondément, surtout à partir des Primates semi-érigés. On observe une rotation différentielle de ses 3 éléments constitutifs ( ilion, ischion, pubis) et surtout une amplification considérable de la zone iliaque donnant insertion aux muscles fessiers (zone dite « glutéale »). Ces muscles jouent un rôle primordial dans le redressement corporel. Et Buffon écrivait déjà que la caractéristique essentielle de l’Homme était « d’avoir des fesses ! ».Les modifications de la ceinture pelvienne ont aussi pour conséquence une incurvation de la filière génitale et, à partir de notre plus proche cousin - le chimpanzé pygmée ou Bonobo - les rapports sexuels s’effectuent par l’avant.
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La verticalité du corps, ainsi acquise, est maintenue par les muscles antérieurs de la cuisse et surtout par le très puissant ligament de Bertin. Quant à la ceinture scapulaire, soutenant le membre antérieur, elle subit une réduction de ses attaches avec le thorax (sans, pour autant, que la clavicule disparaisse, chez l'homme comme c'est le cas chez le cheval…)
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Ceci dit, se pose maintenant la vraie question. Comment expliquer le mouvement phylogénique ascensionnel de la tête, entrainant sous elle, le redressement corporel ? (à moins que ce soit l’inverse, le corps « portant » la tête ?)
Pour tenter de comprendre, il convient de tenir compte de 4 séries de facteurs intervenant dans la génèse céphalique : 2 sont des constantes et 2 évoluent.. Ceux qui restent constants sont la direction de la pesanteur et la nécessité de la recherche de nourriture (pour maintenir l’intégrité de l’individu, ce qui permettra la survie de l’espèce). Ceux qui évoluent sont le cerveau et la direction de l’axe corporel. Revenons sur chacun d'eux
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(quelqu’un dans la salle reconnaitra surement cette photo !)
L’orientation de la tête est fonction de l’activité du moment comme l’a montré J.P.Loreille , à l’aide de son « clinomètre » qui enregistre les position de la tête, durant une demi-heure. Mais on doit se demander aussi à quoi répond l’orientation « vestibulaire » lors de l’ontogénèse et de la phylogénèse.
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Quand on demande à quelqu’un de se tenir « droit », il aura tendance à se mettre au « garde à vous » (comme ce géant des Flandres) , s’il a effectué son service militaire.
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Des observations sur l’animal ont montré, comme l’écrivait Girard en 1921, que la position « orthovestibulaire » de la tête était une attitude « d’alerte », avec réception maximale de tous les récepteurs sensoriels céphaliques, en vue de la recherche de nourriture, de l’attaque et de la défense du « territoire ». Parler d’une attitude « normale » ou « moyenne » ou « habituelle n’a pas de signification.
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Il en résulte que les directions manducatrices de la face - et notamment le plan d’occlusion et les plans alvéolaires - se fixent à environ 30° sous l’horizontale vestibulaire.
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Cet angle peut être un peu moindre chez ceux qui vivent sous terre, comme la taupe ; avec des membres plus courts que la tête et lorsqu’un certain seuil n’est pas atteint pour ce rapport tête/membre.
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Il peut être modifié expérimentalement, comme chez des rats rendus « bipodes » où l’on observe un certain relèvement facial, la tête étant portée plus bas..
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C’est aussi le cas d’espèces présentant un mode de vie très particulier, comme le chameau qui fait figure d’exception à la règle, mais chez l’adulte seulement !
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Durant la phylogénèse mammalienne, la tête évolue essentiellement par 2 processus : une amplification rotatoire de sa région pariéto-occipitale, contrastant donc avec une quasi-fixité directionnelle de ses éléments de manducation ne subissant que des translations.
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L’arrière-crâne d’un quadrupède, comme le chien, possède une « zone sensible » (représentée ici par des tirets). C’est là que le rocher, d’abord caché à l’intérieur du crâne, va faire irruption (en noir) en entrainant l’arrière du pariétal, et que l’occipital sus-iniaque (la partie d’origine membraneuse de l’écaille) va pousser, comme on va le montrer.
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Pour répondre aux nécessités vitales que nous avons évoquées, si l’orientation de la tête est perturbée - que ce soit expérimentalement - ou lors de la phylogénèse céphalique - l’horizontalité des canaux semi-circulaires latéraux doit obligatoirement se rétablir.
Le centre de gravité du cerveau d’un quadrupède est situé en avant des labyrinthes. Quand le volume cérèbral vient à augmenter ( suite à un déterminisme restant à définir) , ce surpoids va entrainer la tête en rotation antèrieure. Mais le canal latéral va rétablir son horizontalité par un réflexe agissant sur les muscles extenseurs de la colonne. La répétition de cette traction pourrait être à l’origine de l’ouverture du hiatus cranien pariéto-occipital qu’on vient de décrire. Le cerveau profiterait ainsi de ce nouvel espace pour un nouvel accroissement - et ainsi de suite . Ce processus « cybernétique » susceptible de durer des siècles, voire des millénaires, mènerait à la recherche d’un équilibre cranien, entre les masses pré- et rétro-vestibulaires.
Une autre composante doit encore être prise en compte, c’est le volume - donc le poids - de l’ensemble facial ou plus précisément splanchnocranien. Faute de réduction de ce poids, des forces de tractions postérieures devront encore intervenir, engendrant une augmentation de la surface d’insertion occipitale. C’est ce qui se passe chez le Gorille par exemple. Mais si la face se réduit et recule, un nouveau progrès de développement cérèbral postéro-cranien devient possible . C’est le cas de l’Homme. L’équilibre antéro-postérieur, par rapport à la direction verticale vestibulaire de la gravitation, pourra ainsi se stabiliser.
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Tous ces processus ont le plus de chances d’être efficaces s’ils se produisent au cours de la croissance. Une confirmation des hypothèses précédentes est apportée par l’examen des trajets ontogéniques des points craniens, faciaux et mandibulaires , comparés entre l’Homme et un singe Anthropomorphe, tel le chimpanzé commun (Pan troglodytes). Chez ce dernier, à face encore volumineuse, on voit s’inverses le sens de la concavité des trajets des points neuro-craniens, contrairement à l’Homme qui, grace à sa face réduite, a pu améliorer son équilibre antéro-postérieur . En effet, ses courbes ontogéniques démontrent une poursuite régulière des tractions musculaires sur son occipital. Un perfectionnement de sa station érigée en découle
Cette inversion du sens des courbures infirme la théorie de Bolk pour qui l’Homme serait un fœtus de Primate devenu apte à se reproduire. On observe au contraire que chacun d’eux poursuit son propre chemin à partir d’un « point de bifurcation », ce qui est en accord avec la théorie de Haeckel pour qui la ressemblance entre sujets d’espèces différentes est d’autant plus forte que le stade considéré est plus précoce.
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(entre parenthèses, les raisonnements précédents concernant l’hominisation ne peuvent s’appliquer à des Mammifères aquatiques, comme le dauphin qui possède pourtant un cerveau bien développé et très circonvolué, ainsi qu’une orientation buccale à 30°. Chez lui, l’action de la pesanteur est contrebalancée par la poussée d’Archimède. Un dauphin ne pourra jamais évoluer vers une verticalisation car les masses se comportent différemment dans l’eau et hors de l’eau..
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La conception que nous avons exposée suppose évidemment une interaction entre facteurs mécamiques et génétiques. Nous ne prendrons pas position sur le choix entre les théories du Lamarkisme et du néo-darwinisme, aucune n’apportant de solution vraiment satisfaisante à tout ce qui est observable !
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Bien entendu, ici intervient la notion de mutation , découverte en 1901 par De Vries, qui était un botaniste. En ce qui concerne l’hominisation, tout au plus pourrait-on ( ?) soupçonner l’intervention de rares mutations d'origines inexpliquées de type systémique (ontomutations ?) de survenue très ancienne , agissant sur les principaux processus incriminés : cerveau, extenseurs axiaux…). Ils pourraient se manifester par des levées d’inhibition les uns sur les autres, de façon progressive et alternée. Si vous voulez, par exemple, vous élever en utilisant 2 échelles parallèles, avec un pied sur chaque, vous ne pourrez jamais que monter un pied à la fois !).
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L’équilibre physique entre les volumes et les formes favorise l’équilibre fonctionnel entre éléments anatomiques en optimisant la quantité d’énergie mise en œuvre en vue du maintien de l’équilibre vital , avec intervention de réflexes d’origine : labyrinthique, visuelle, musculaire, tactile, olfactifs . Cet état d’équilibre milite, avec d’autres arguments encore (comme la sphérisation bi-pariétale) en faveur d’une fin probable du processus hominisant. En effet, le recul facial et la rotation vers le bas et l’avant, de l’occipital représentent les 2 mors d’une pince dont la fermeture arrive en position limite, d’autant plus qu’elle doit réserver un passage pour les voies aéro-digestives.
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Après avoir évoqué la fin du processus, il faut encore déterminer le début de ce qui justifie l'appellation HOMO d'un fossile franchissant ce qu'on considère comme le rubicon hominisant. Nous faisons intervenir, en plus de la notion volumétrique de l’encéphale, les relations entre neuro- et splanchnocrâne.Il faut que l’angle compris entre le trou occipital et le plan d’occlusion, soit devenu supérieur à 180° (dans son « ouverture » vers le haut) et que la largeur maximale du cerveau dépasse le niveau latéral du centre du condyle mandibulaire.
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La verticalité d’équilibre est, en fait, non pas une droite, mais un plan transversal, à cause de l’intervention d’éléments anatomiques pairs. Il passe par : les labyrinthes, les cavités articulaires zono-appendiculaires des membres (cavités glénoïdes et cotyloïdes), le promontoire sacré et le corps de la 3° lombaire.
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Il intéresse aussi le tarse à partir duquel les forces se répartissent vers l’avant et l’arrière du pied, chez l’Homme (mais pas chez les Primates car leur calcanéum reste relevé !). Le quadrilatère de sustentation de l’Homme est le plus réduit.
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Les conséquences squelettiques de la verticalisation du corps sont nombreuses et ont fait l’objet de nos publications depuis (déjà !) un demi-siècle. Rappelons seulement la « brisure » de la base cranienne, avec maintien de la direction de la branche antérieure du « compas sphénoïdal » liée à la destinée du splanchno-crâne, contrastant avec la rotation de la branche postérieure ou clivus, (et aussi de la loge cérébelleuse dans son ensemble) obéissant à la verticalisation de la colonne.
On voit donc bien que cette brisure n’est qu’une conséquence de l’évolution et non une cause comme l’ont prétendu certains. Et, puisqu’on en est à l’évocation de vienx « poncifs », répétons qu’un grand front n’est pas un caractère évolutif ; c’est du côté occipital qu’il faut chercher, car un grand front ne sert qu’à porter des cornes (bien sûr, je parle ici des quadrupèdes ).
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La pesanteur intervenant tout au long de la vie, il n’est pas surprenant que le crâne devenu sénescent en ait subi les effets. L’arrière-crâne montre peu de changements relativement à celui d’un jeune adulte (d’environ 20 ans) car il présente le même mouvement de descente que la colonne (qui se « tasse »). Au contraire le crâne antérieur ainsi que la face, non soutenus, montrent, en orientation vestibulaire, une chute importante (d’environ 1 centimètre) encore accentuée pour les éléments latéraux. Le porion, cher aux fervents du plan de Francfort, n’échappe pas à cette chute.
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D’ailleurs, ce plan bouge considérablement tout au long de la vie, comme vous pouvez le constater .
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Le redressement corporel a eu un impact sur les viscères. Par exemple, lorsque le thorax passe de la position horizontale des quadrupèdes à la position verticale de l’Homme, le cœur, organe pesant obéissant à la pesanteur, se comporte comme un « battant de cloche », tourne autour de son pédicule vasculaire. Cela influe d’ailleurs sur la lobulation pulmonaire gauche et sur l’orientation des sutures inter-lobaires.
La verticalisation corporelle est aussi à l’origine de divers inconvénients liés à l’action de la pesanteur, tels que : les lombalgies, les ptoses, les oedemes, les hydrocéles, les varices … qui sont des « rançons » de la verticalisation.
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A titre de curiosité, le Bonobo, comme l’Homme, n’a pas une nage spontanée qui nécessite une hyperextension nucale maintenant la tête hors de l’eau. Contrairement au chimpanzé commun, le Bonobo a, pour cette raison, été nommé « chimpanzé de la rive gauche du Congo » car il se noyait en traversant le fleuve.
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Une affection spécifiquement humaire intéresse l’oreille elle-même. Dans le labyrinthe, seul le canal semi-circulaire horizontal a une orientation fixe. Tout le reste évolue autour de lui par le même mouvement rotatoire phylogénique (et de même amplitude) que la loge cérébelleuse, lors du passage de la quadrupédie à la bipédie.La fenêtre ovale est entrainée en haut et en avant, en situation limite. Si le tissu de la capsule labyrinthique subit une modification histologique (l’otospongiose) l’étrier se coince dans la fenêtre , ce qui entraine une surdité.
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Tout le monde connaît cette figure. On ne peut s’empécher de poser la question de l’avenir cosmonautique de l’Homme lorsqu’on évoque l’attraction universelle. Depuis les origines lointaines de la lignée des vertébrés que certains paléontologues font remonter à bien plus de 500 millions d’années (peut-être 2 ou 3 milliards ? d’après Lehman) tous ont évolué accompagnés par la pesanteur, seul facteur extra-génétique demeuré constant. Alors, l’Homme croit-il pouvoir, un jour prochain, coloniser l’espace, ce qui veut dire « s’y reproduire », en l’absence de cette contrainte physique ? Je laisse à chacun la liberté de répondre, de manière assez risquée !
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Je vais conclure plus prosaïquement, en revenant sur terre et en vous montrant l’image du canal semi-circulaire horizontal de patients, aussi bien en scanner qu’en IRM. Nous pouvons donc maintenant affirmer l’intérêt pratique de la méthode vestibulaire qui, grâce aux progrès de l’imagerie numérisée, a apporté, au moins à Lille, des résultats remarquables et durables pour de nombreux cas d’interventions chirurgicales, dans le domaine des plagiocéphalies et asymétries céphaliques de l’enfant.
Alors, quand les orthodontistes se décideront-ils enfin à mettre en œuvre la méthode vestibulaire ? Elle les attend depuis des millions d’années. !
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