Since Lieberman and Crelin postulated the theory that Neandertals were a speechless species, their speech capability has been a subject to controversies for over 30 years, and remains as an unresolved question. These authors claimed that the development of a high laryngeal position during evolution and human growth were necessary conditions for having a vowel space large enough to realise the vocalic contrasts necessary for speech. Moreover Neandertals, unlike newborn infants, did not possess this anatomical base and therefore could not speak, presumably causing their extinction. This position has been obtained from Boule's former reconstruction and from corresponding casts, which did not display the correct reconstruction and position of the landmarks. In this study, we refute the articulatory and acoustic arguments developed by Lieberman and Crelin in their theory.

Honda and Tiede [15] showed that dimensions of the oral cavity is correlated to the position of the larynx, which could allow us to reconstruct the position of the larynx of fossil populations. So, it has been possible to define an index using the length of the vocal tract and the height of the larynx. The measures were established on adults from IRM images of the vocal tract in rest position. To be able to better understand the palaeontological genesis of the human phonetic capacity, we can reconstruct soft tissue landmarks of the skull and the mandible from nasion, gnathion (or pogonion) and basion by adding a corrective index. Quantifying the vocal tract geometry by a Larynx Height Index (LHI) corresponding to the ratio of the length of the pharyngeal cavity to the length of the oral cavity, and using a database of biometric data (modern humans, Egyptian and Amerindian skulls and data from the Neandertal skulls from La Chapelle-aux-Saints and La Ferrassie 1), we show that the estimated laryngeal position for these two Neandertals is similar to that of modern man variations. Due to the increase in oral cavity length caused by the facial elongation, the LHI of these two Neandertals corresponds to that of a modern female adult or child.

Using an anthropomorphic articulatory model, we introduce variations of the LHI corresponding to that of a typical vocal tract for a newborn infant, a child, a female adult, and a male adult. We show that the potential maximal vowel spaces corresponding to these LHI variations do not exhibit any significant differences.

It appears that both adult Neandertal skulls possess a vocal tract morphologically similar to that of modern humans, with a larynx situated at the same height in spite of the maxillary length. Given that some differences in the index between length and height of the vocal tract (connected to the position of the pharynx) introduce only simple frequential gaps without modifying structurally, for all that, the acoustic space of speech sounds, it is reasonable to assume that Neandertals had a vocal tract adequate for speech. We therefore infer that Neandertal man could have had a vowel space not smaller than that of a modern human, and we propose vowel simulations to corroborate this hypothesis. Our study is strictly limited to morphological and acoustic aspects of the vocal tract, and we cannot therefore offer any definitive answer to the question as to whether Neandertals actually spoke or not. However, we do feel safe in saying that Neandertals were not morphologically handicapped for speech. A low larynx (and large pharynx) cannot be considered to be the ‘anatomical basis’ for speech. There is no reason to think that a lowering of the larynx and an increase in pharynx size constitute necessary evolutionary pre-adaptations for speech.

Au cours du XX^e siècle, les débats sur l'origine du langage se sont développés à partir des réflexions de naturalistes et biologistes, de neuro-anatomistes, d'anthropologues et de philosophes, les linguistes s'interdisant, dans leur grande majorité, d'y participer (cf. les statuts de 1866 de la Société de linguistique de Paris). Les controverses avaient débuté dès 1856, avec la découverte de l'homme de Neandertal et celle d'autres sujets, notamment l'homme de La Chapelle-aux-Saints (Corrèze), dont la description de Marcelin Boule [8], [9] and [10] a longtemps servi de référence.

On trouve maintes fois citée et largement diffusée la thèse de Lieberman et Crelin (L&C) [16], selon laquelle la production de la parole n'est devenue possible au cours de l'évolution que grâce à une flexion suffisante de la base du crâne, s'accompagnant d'un abaissement du larynx, en regard de la quatrième vertèbre cervicale pour un homme, avec pour conséquence une augmentation du volume de la cavité pharyngée. C'est à cette condition que l'espace acoustique des sons serait potentiellement assez étendu pour réaliser les contrastes vocaliques universels de type [i a u], quasiment présents dans toutes les langues du monde. L'acquisition de cette base anatomique aurait été la condition nécessaire (associée à des développements corticaux et cognitifs importants) pour que nos ancêtres puissent articuler les sons de la parole. Selon cette thèse, les néandertaliens ne possédaient pas cette base anatomique, ils ne pouvaient donc pas parler, ce qui a vraisemblablement entraı̂né leur disparition. Le nouveau-né humain, qui présente un larynx en position haute, ne peut, pas plus que le singe, produire de voyelles. Au cours de la croissance, son larynx s'abaisse progressivement et, à partir d'un an, le pharynx atteint un volume suffisant pour que le jeune enfant commence à différencier [i a u], les voyelles à contraste maximal. Cette croissance du conduit vocal, favorisant davantage le pharynx que la cavité buccale, reflète, d'après L&C, la phylogenèse de la parole d'Homo sapiens. Cette base anatomique permettrait d'opposer, d'une part, le singe, le néandertalien et le nouveau-né et, d'autre part, l'Homme moderne, le seul capable de parler.

Les recherches que nous avons reprises sur cette question ont abouti à des résultats différents, compte tenu du fait que les données de L&C présentaient de sévères lacunes.

Tout d'abord, le moulage du crâne de La Chapelle-aux-Saints, sur lequel reposait leur théorie, était celui réalisé par Boule et Papoint peu après la découverte et reflétait les idées alors en vigueur sur la position supposée intermédiaire entre le singe et l'homme ; la position du larynx apparaissait nettement trop haute. Aussi, la démonstration de L&C sur le statut des néandertaliens en fonction de cette base anatomique et sur la génération potentielle des voyelles s'avère aujourd'hui obsolète.

En effet, Boule ne disposait d'aucun élément de comparaison pour reconstituer la base du crâne. Aussi, pour la rendre compatible avec la position du corps qu'il supposait fléchie, il plaça le centre de gravité de la tête trop en avant, en donnant au basion et au trou occipital une position exagérément reculée. La nouvelle reconstitution proposée par l'un de nous [12] and [13] a rétabli des relations cranio-faciales plus conformes à la réalité anatomique, selon lesquelles la position de la tête et de la base du crâne au-dessus de la colonne vertébrale ne diffèrent guère fondamentalement de celle de l'homme moderne. Autrement dit, le larynx du néandertalien devait, selon toute vraisemblance, occuper la même position que chez nous.

Par ailleurs, même si le néandertalien avait un larynx en position haute (ce qui ne semble pas être le cas) et donc un pharynx peu volumineux, il aurait très bien pu produire les trois voyelles [i a u] tout aussi facilement que les conduits vocaux des femmes et des enfants.

Enfin, les fonctions d'aire uniques de [i a u] sur lesquelles repose la simulation acoustique ne sont pas acceptables pour générer des contrastes vocaliques maximaux. Dans le raisonnement de L&C, on pourrait même relever avec Pinker [22, p. 352] un quatrième biais linguistique : « Quoi qu'il en soit, un langage, avec un petit nombre de voyelles, peut rester très expressif ; nous ne pouvons donc pas conclure qu'un hominidé doté d'un espace vocalique restreint ne possédait guère de langage. »

Un autre élément anatomique vient confirmer notre point de vue, à savoir la découverte en 1985 à Kébara (Israël) d'un premier os hyoı̈de néandertalien, parfaitement conservé. Son identité morphologique et dimensionnelle avec celui de l'homme moderne, ainsi que la disposition des insertions musculaires de la mandibule, ont conduit Arensburg et al. [1] and [2] à la même conclusion que Heim : « there has been little or no change in the visceral skeleton (including the hyoid […] and inferentially the larynx) during the past 60 000 years of human evolution. »

Récemment, Honda et Tiede [7] ont proposé une nouvelle méthode pour caractériser globalement la proportion entre dimension antéro-postérieure et pharyngale du conduit vocal. L'index de la hauteur du larynx (LHI Larynx Height Index = LH/PD), c'est-à-dire le rapport entre la dimension verticale (LH Larynx Height) et la dimension antéro-postérieure du conduit vocal (PD Palatal Distance), est évalué à partir de mesures relevées par IRM sur les parties osseuses du crâne et sur les parties molles du conduit vocal. En prolongeant cette approche, Heim et al. [14] ont montré qu'il est possible de prédire la position du larynx à partir de la seule architecture crânienne et mandibulaire, en utilisant un repère nasion–gnathion–basion et un indice correcteur, établi d'après la moyenne des populations modernes considérées, pour tenir compte des parties molles. Les données ont été analysées sur deux crânes néandertaliens (La Ferrassie 1 et La Chapelle-aux-Saints) à partir de radiographies de momies et de mesures crâniennes (adultes et enfants) provenant d'Égypte, d'Amérique et de sujets contemporains (hommes, femmes et enfants). Les résultats montrent que la valeur du LHI des deux néandertaliens se situe dans les limites des valeurs actuelles. Plus précisément, on constate qu'ils ont un LHI correspondant à celui d'une femme et d'un enfant moderne. Ceci est dû au fait que, bien qu'ils aient un larynx dans la même position qu'un homme moderne, la longueur antéro-postérieure de leur face (valeur importante de PD) entraı̂ne un abaissement de leur valeur de LHI. Le LHI est donc un important paramètre articulatoire, puisqu'il reflète à la fois des différences de croissance de la naissance à l'âge adulte, des différences liées au sexe (homme/femme) et des différences entre Homo sapiens et le néandertalien.

Tout important qu'il soit pour caractériser la morphologie et par conséquent le contrôle du conduit vocal, ce paramètre a peu d'influence sur la réalisation des contrastes vocaliques maximaux comme ceux de [i a u], dans la mesure où la gestuelle articulatoire permet de compenser ces différences de rapport entre les dimensions du conduit vocal.

Nous avons mené des simulations articulatoires et acoustiques du conduit vocal pour prédire les contrastes vocaliques maximaux correspondant à différentes valeurs du LHI et proposer des prototypes vocaliques [i a u] potentiels pour les hommes de Neandertal. Une description détaillée du modèle articulatoire [5] and [18] et de sa version Variable Linear Acoustic Model (VLAM) permet d'intégrer des valeurs différentes de l'indice de hauteur du larynx (LHI) [4] and [5]. Le modèle génère la coupe sagittale d'un conduit vocal à partir de huit paramètres : deux pour les lèvres, un pour la mâchoire, trois pour la langue, un pour la position du larynx et un pour fixer le LHI. Il ne restitue que le contour des parties molles du conduit vocal et ne permet donc pas de retrouver exactement les mêmes points de repère que ceux utilisés par Honda et Tiede ou Heim et al. Pour proposer, avec le modèle, un rapport voisin du LHI, nous avons retenu les incisives, un point de la paroi pharyngale et la position de la glotte (Fig. 1). Pour le néandertalien, la valeur de la distance palatine (PD) a été estimée, par comparaison avec un homme adulte, par la distance entre l'arc dentaire et le foramen magnum du crâne (Tableau 1).

Par la simulation acoustique [3], il est alors possible de calculer l'espace vocalique maximal : un espace à n dimensions, dans lequel sont situées les n premiers formants de toutes les réalisations vocaliques possibles pour un conduit vocal donné et possédant un LHI donné. Depuis de nombreuses années, l'espace 3D des trois premiers formants a fait l'objet de mesures systématiques [21] et de modélisation [11]. L'utilisation d'un modèle articulatoire réaliste permet évidemment une meilleure appréciation des limites de cet espace [6].

Si l'espace des paramètres de commande du modèle articulatoire est exploré en extension, tout en respectant les conditions aux limites des productions vocaliques (aire de la constriction ⩾0,35 cm² et aire aux lèvres ⩾1 cm²), il est alors possible d'obtenir par simulation l'espace vocalique maximal F₁F₂F₃ (et notamment les projections F₁F₂ et F₂F₃), dans lequel sont localisées toutes les voyelles potentielles. Cette approche nous semble plus rigoureuse que celle qui consiste à proposer des fonctions d'aire, sans s'assurer qu'elles correspondent à des contrastes maximaux.

À la suite des travaux de Liljencrants et Linblom [17], on peut faire l'hypothèse, selon la théorie de la dispersion focalisation [23], que les voyelles [i a u] correspondent aux bornes de cet espace maximal. Compte tenu de sa forme, il est possible de montrer [7] que : –

[i] se caractérise par un F₃ maximum, ce qui implique un F₁ minimum et un F₂ maximum ;

La génération de l'espace maximal et la prédictions des distinctions maximales permet de choisir des prototypes vocaliques. La Fig. 2 présente la simulation de l'espace vocalique maximal et les trois voyelles extrêmes, en l'occurrence pour un conduit vocal de femme.

Les échelles en bark permettent d'obtenir une représentation perceptive. Ces quatre simulations de conduit vocal, qui correspondent à des Larynx Height Index variant entre 1 et 0,88, présentent des espaces de taille très comparable.

La Fig. 3 présente les espaces maximaux obtenus (avec 12 500 items vocaliques) pour un conduit vocal de Neandertal (La Ferrassie et La Chapelle-aux-Saints présentant des espaces très voisins), celui d'un homme adulte (21 ans), ceux d'une femme et d'un enfant de dix ans. Ces espaces acoustiques maximaux sont bien conformes aux prédictions de la théorie acoustique [11] des différences homme, femme et enfant [20] et des données vocaliques [21]. On a montré qu'une transformation linéaire de facteur k sur la longueur du conduit vocal entraı̂ne une évolution des fréquences formantiques en 1/k. Avec des échelles de type logarithmique, on doit retrouver des espaces vocaliques de même dimension et translatés en fréquence. Sur la Fig. 3, ils sont présentés dans un repère en bark (de type logarithmique), c'est-à-dire un repère perceptif. On constate qu'ils ont tous à peu près la même dimension : pour produire les mêmes contrastes structuraux avec des conduits vocaux présentant des LHI différents, il est possible d'opérer des compensations (pour l'essentiel une avancée du point d'articulation, compensant un pharynx moins volumineux [19]). Les points repérés par des astérisques (∗) correspondent aux trois voyelles que Lieberman et Crelin avaient proposé pour [i a u]. Dans l'espace vocalique du néandertalien, il est possible de retrouver parmi l'ensemble des items vocaliques simulés ceux qui correspondent aux voyelles extrêmes, de représenter les fonctions d'aire correspondantes et de les comparer aux fonctions d'aire proposées par L&C (Fig. 4). Avec des constrictions de longueur insuffisante et trop peu accentuées, L&C ont en fait généré des voyelles de type [e o a], pour un conduit vocal de femme.