Un scanner Artec 3D aide à reconstituer un crâne vieux de 2 millions d’années !

En Afrique du Sud, des archéologues travaillant dans le «Berceau de l’Humanité» avec un scanner 3D portable ont découvert lors de fouilles le DNH 155, un crâne presque complet de l’espèce Paranthropus robustus, un de nos parents éloignés. Il a été trouvé en 2018 dans la carrière principale de Drimolen, au nord de Johannesburg, par Samantha Good, étudiante d’une école de terrain.

Si la plupart des fossiles retrouvés se limitent à une dent, un os, ou un morceau de crâne éparpillés, les centaines de fragments de DNH 155 eux, étaient situés à une certaine proximité les uns des autres. Mais il n’était pour autant pas si facile de reconstituer ce fossile… Le scanner 3D portable Artec Space Spider a été un acteur clef dans ce projet, que ce soit dans la fouille ou dans la réédification.

Une technologie idéale pour des applications minutieuses

Il a fallu plus de 300 heures de travail pour pouvoir reconstituer entièrement le fossile. Afin de le nettoyer et le préserver il fallait en fin de compte détruire son emplacement pour le réassembler correctement : «Scanner chaque couche de fossile en 3D avec le scanner 3D m’a permis d’en avoir un enregistrement exact, et j’ai ensuite pu tout remettre à sa place.»  Commente Jessie Martin.

Grâce à la collection de scans du Artec Space Spider affichée dans le logiciel Artec Studio, en quelques clics ils faisaient apparaitre son double numérique et obtenaient toutes leurs réponses. Les scans ont également été cruciaux pour reconstruire le fossile à partir de ses nombreux fragments. Chaque pièce retrouvée a été scannée plusieurs fois durant toute la reconstruction manuelle.

Jessie Martin ajoute les détails du processus: «Étant donné que nous scannons les pièces plus grandes individuellement lors de la reconstruction, nous avons également tous les détails intérieurs du crâne. Aucune méthode traditionnelle ne permet d’entrer dans le crâne (sauf peut-être la tomodensitométrie) une fois que le crâne est recomposé mais, grâce à la rapidité de Space Spider, il est facile pour nous de scanner les pièces individuellement avant la reconstruction finale.»

Le chercheur souligne ce qu’il estime être un des plus grands atouts du scanner 3D Artec Space Spider : «Les deux méthodes traditionnellement utilisées par les archéologues – la photogrammétrie et la prise de mesures manuelle avec des pieds à coulisse et des règles – exigent une manipulation excessive des fossiles. Cela signifie que, tôt ou tard, les fossiles se rayeront ou s’ébrécheront, voire pire encore.»   Aucune partie du crâne n’a été endommagé par Artec Space Spider à la différence d’un grand nombre présent dans les musées.

«Le scan 3D avec notre Artec Space Spider ne nécessite aucun contact avec le fossile pour le mesurer précisément en quelques minutes. Je peux effectuer 1000 scans d’un crâne d’hominidé sans qu’il ne soit jamais abîmé. Mais si les chercheurs prennent autant de mesures avec des pieds à coulisse, qu’ils soient en métal ou en plastique, ils peuvent être sûrs de causer des dégâts.»

Le processus de scan habituel avec Space Spider s’effectue en plusieurs étapes : un premier balayage avec le scanner, en le soulevant et en l’abaissant lentement tandis qu’il faut faire pivoter le plateau tournant où a été placé le fossile. Puis le retourner et refaire la même chose pour l’autre côté. Il y a eu ainsi suffisamment de chevauchement et de couverture des surfaces pour que le fossile soit complet au moment du traitement.

« Donne-moi ton scan, je te dirais ton âge »

De plus, il est possible de percevoir bien plus que ce que les chercheurs avaient imaginé et ce qu’ils ont vu en personne. Le scanner 3D a donc révélé certaines caractéristiques qu’il est impossible de voir nu. Après le scan d’un autre crâne d’hominidé, les chercheurs ont pu savoir dans quelle tranche d’âge ils se situaient grâce à l’enveloppe interne de ce dernier, c’est-à-dire une distincte du cerveau avec les vaisseaux méningés moyens, les impressions des sulci et des gyri :

«Vous ne pouvez pas le voir lorsque vous examinez le crâne de vos propres yeux. Même les chercheurs chevronnés en sont incapables. Le crâne a simplement l’air d’être bosselé et éraflé. Mais sur la surface interne du crâne, quand vous êtes dans Artec Studio et que vous enlevez la texture du scan de Space Spider, vous voyez la plus magnifique empreinte – comme si vous regardiez un CT scan moderne – de ce cerveau d’hominidé vieux de 2 millions d’années.»

DNH 155 a également été imprimé en 3D à partir des scans de Space Spider, et les résultats sont particulièrement réalistes ; ce qui vaut même l’admiration de chercheurs expérimentés.

Le niveau de détail scanné par Space Spider lors de la reconstruction de crânes d’hominidés est très précis : «Nous pouvons imprimer en 3D les fragments de crâne que nous scannons, et ils correspondront à la perfection au véritable fossile. Toutes les sutures et toutes les arêtes seront identiques.»

L’étude complète a été publiée le 9 novembre 2020 dans la revue Nature Ecology & Evolution. Pour en savoir plus sur ce crane, une vidéo est disponible.