Dans le cadre de l’appel à projets 2024 « Jumeaux numériques : nouvelles frontières et futurs développements » du CNRS, a été financé notre projet Morpho Twin (Jumeaux numériques biomécaniques pour l’exploration des locomotions bipèdes humaines et non-humaines. Normalité et évolution).
Contexte :
Chaque individu est unique, tant par son anatomie que par ses potentialités fonctionnelles. Pourtant, comprendre son mouvement, le traiter, reposent encore sur l’hypothèse forte d’une norme anatomique. Dans le domaine de l’orthopédie, la mise en place de traitements orthopédiques, l’évaluation des dysfonctions motrices ou encore la création de nouveaux dispositifs médicaux et de procédures, reposent sur une connaissance très partielle de la variabilité morphologique actuelles des humains. Cette prise en compte partielle de la variabilité anatomique mène à une compréhension simplifiée de la fonction locomotrice ce qui constitue un verrou à la mise en place de traitements personnalisés en orthopédie. Le constat est transposable dans des domaines plus fondamentaux : l’étude des origines de la bipédie humaine et de l’évolution de la fonction locomotrice au sein des primates repose en effet sur la description d’individus idéalisés représentatifs des espèces, qu’elles soient fossiles ou actuelles, ce qui contraint notre appréhension de la complexité de l’évolution humaine que pourtant les fossiles nous invitent à explorer. Dans ce contexte, l’arrivée de technologies telles que l’automatisation de la génération de jumeaux numériques musculo-squelettiques par segmentation, landmarking et simulation biomécanique du mouvement ouvre donc des perspectives appliquées et fondamentales majeures. C’est l’objet de Morpho Twin. Avec ces technologies reposant sur l’intelligence artificielle, un accès privilégié à de grands volumes de données et de capacités de calcul (par ex. via le supercalculateur Jean Zay), Morpho Twin proposera une nouvelle description anatomique et fonctionnelle utilisable en transversalité. Interdisciplinaire, le projet Morpho Twin offre un cadre conceptuel et académique idéal pour préparer la redéfinition des connaissances autour de l’anatomie osseuse et fonctionnelle des membres inférieurs des humains et des primates non humains, actuels ou fossiles.
Morpho Twin fédère des expertises complémentaires issues de trois équipes de recherche du CNRS :
- Le Laboratoire TIMC de Grenoble (conception de jumeaux numériques dynamiques pour la chirurgie),
- L'UMR Histoire Naturelle de l’Homme Préhistorique de Paris (anatomies primates et fonctions associées),
- L'Institut Pprime de Poitiers (évaluation expérimentale).
Objectifs du projet :
Le premier objectif est la constitution de deux cohortes de jumeaux numériques biomécaniques de membres inférieurs :
- de 1000 humains représentatifs en termes d’âge, de genre et d’origine,
- de 20 à 40 primates non humains intégrant les espèces pertinentes pour répondre aux questions paléoanthropologiques, à savoir principalement les babouins, les macaques et les chimpanzés.
Le second objectif est la mise en place de l’évaluation et la validation des jumeaux numériques par expérimentation in vitro dynamique.
Le dernier objectif est de générer des jumeaux numériques d’espèces fossiles basés sur l’inférence anatomique des différentes anatomies fonctionnelles validées des espèces de notre projet (humain et non humain) afin de contribuer aux hypothèses évolutives. Dans le cadre de ce projet, l’attention se focalisera sur deux espèces fossiles contemporaines les mieux représentées à ce jour dans le corpus fossile, Australopithecus afarensis (3-3,8 Ma) exploitant notamment les restes du squelette de Lucy et Australopithecus prometheus (3,65 Ma) pour lesquelles les données d’imagerie sont acquises.