The Caune de l’Arago (Arago) and Sima de los Huesos (Sima) human bones from the European Middle Pleistocene are penecontemporaneous, although the Sima hominins are closely related to Neandertal, and Arago hominins present more archaic features. In previous and in press studies, the cross-sectional geometric properties (CSG) of lower limb bones of Arago and Sima have been studied separately without comparative analyses. Here, in order to bridge this gap, we use the same criteria for both samples to highlight evolutionary affinities and to compare their level and pattern of mobility. This study focuses on the femur, fibula and tibia from Arago and Sima with references to fossils from the sites of Trinil, Zhoukoudian and Lazaret, and ancient and recent Homo sapiens (including athletes and non-athletes). We analyze the cross-sectional areas, biomechanical bone “shape” indices (Ix/Iy, Imax/Imin) and pattern of cortical bone distribution. All lower limb bones from Arago have noticeably high to very high relative cortical areas and low to very low medullary areas. The overall femoral pattern in Arago, like Sima, is similar to that of Middle Pleistocene hominins (e.g., low femoral shape indices, Ix/Iy) and Neandertals (e.g., large cross-sectional size). However, the femoral midshaft in Sima presents prominent posteromedial cortical thickening, as a result of a spiral cortical reinforcement along the medial side of the diaphysis. This characteristic is specific to Neandertal and some Middle Pleistocene hominins. In contrast, the midshaft femoral pattern in Arago is close to that of some Homo erectus. We also note that the femoral cross-sectional size and relative cortical area in Arago differ drastically to the small size and low relative cortical area of Lazaret and Trinil hominins. The very high shape index at midshaft (i.e., high Imax/Imin) of the Arago tibia is observed in ancient H. sapiens and runners; the tibial posterior “pilaster” is found in Neandertals and ancient H. sapiens; and the flat or convex tibial faces are similar to Neandertals. Furthermore, the Arago fibulas show marked fibular posterolateral cortical reinforcement with low anteroposterior strengthening. These leg features (tibia, fibula) are also found in some Sima hominins (but not in all individuals). Consequently, this study confirms the presence of archaic features in Arago and the close evolutionary relationship between Sima and Neandertal. This proposition is mainly based on the femoral midshaft pattern influenced by the pelvofemoral complex, considered to be substantially genetically controlled. The leg functional analysis highlights a high level of mobility and travelling in uneven terrains or in mountainous areas in Arago, consistent with known environments and hunting practices. Previously, an analogous hypothesis was proposed put forward for Sima hominins.

Les os humains de la Caune de l’Arago (Arago) et de la Sima de los Huesos (Sima) appartenant au Pléistocène moyen européen sont considérés comme pénécontemporains. Toutefois, les Hommes de la Sima ont de fortes affinités avec les Néandertaliens, et ceux de l’Arago présentent des traits plus archaïques. Dans les études précédentes et celles en cours de parution, les propriétés géométriques des sections transversales des os du membre inférieur de l’Arago et de la Sima ont été étudiées séparément sans analyse comparative entre elles. Ici, nous allons combler ce manque en utilisant les mêmes critères pour les deux échantillons afin de mettre en évidence les affinités évolutives de ces deux groupes ainsi que leur niveau et leur type de mobilité. Cette étude se focalise sur le fémur, la fibula et le tibia de l’Arago et ceux de la Sima, avec un échantillon supplémentaire concernant principalement les Hommes de Trinil, Zhoukoudian et du Lazaret, ainsi que les Homo sapiens anciens et récents (incluant des athlètes). Nous analysons les aires des sections transversales, l’indice de « forme » biomécanique (Ix/Iy, Imax/Imin) et le modèle de distribution de l’os cortical. De manière remarquable, nous notons que tous les os du membre inférieur de l’Arago possèdent une aire corticale relative élevée à très élevée, et une aire médullaire petite à très petite. Le modèle fémoral général à l’Arago est similaire à celui de la Sima, et partage des traits anatomiques avec les Hommes du Pléistocène moyen (ex., faibles indices fémoraux, Ix/Iy) et les Néandertaliens (ex., grandes sections transversales). Toutefois, la portion fémorale mi-diaphysaire à la Sima présente un épaississement cortical proéminent dans la zone postéro-médiale, résultant du renforcement cortical en spiral se déployant le long de la région interne de la diaphyse. Une telle caractéristique est typique des Néandertaliens et de certains fémurs du Pléistocène moyen. En revanche, le modèle fémoral de l’Arago à mi-diaphyse est similaire à celui observé sur certains Homo erectus. Nous notons également que l’aire totale des sections fémorales et l’aire corticale relative à l’Arago diffèrent drastiquement de celles des fémurs du Lazaret et de Trinil, pour lesquelles les valeurs sont très faibles. De la jambe, nous notons que le tibia de l’Arago présente un indice de forme très élevé (c.-à-d., très haut Imax/Imin), identique à ceux des H. sapiens anciens et des coureurs à pied; un « pilastre » tibial postérieur, fréquemment identifié chez les Néandertaliens et les H. sapiens anciens; et des faces du tibia plates à convexes, comme chez les Néandertaliens. Enfin, la fibula de l’Arago se caractérise par un fort renforcement cortical postérolatéral et un faible étirement antéropostérieur. Ces caractéristiques de la jambe (tibia, fibula) ont aussi été identifiées sur certains os des Hommes de la Sima (mais pas sur tous les individus). En conséquence, cette étude confirme la présence de traits archaïques sur le squelette des Hommes de l’Arago, et la proximité évolutive entre les Hommes de la Sima et les Néandertaliens. Cette proposition est principalement fondée sur le modèle structural fémoral mi-diaphysaire dont les caractéristiques prennent forme sous l’impact du complexe pelvo-fémoral, soumis à une forte influence génétique. L’analyse fonctionnelle de la jambe a mis en évidence un haut niveau de mobilité chez les Hommes de l’Arago, ainsi que des déplacements sur des terrains irréguliers ou montagneux, en cohérence avec l’environnement de cette grotte et la pratique de la chasse. Précédemment, une hypothèse analogue a été émise pour les Hommes de la Sima.