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Accueil > Programmes > ANCIENS PROGRAMMES > PNRCC OsIRIs (2010-2012)

Ossements calcinés provenant du site de l'abri Pataud PROGRAMME NATIONAL DE RECHERCHE SUR LA CONNAISSANCE ET LA CONSERVATION DES MATERIAUX DU PATRIMOINE CULTUREL OsIRIs

par LEBON - publié le , mis à jour le

OsIRIs est un PNRCC qui vise à mieux évaluer le potentiel informatif de la composition des ossements chauffés retrouvés en contexte archéologique, par l’étude à micro-échelle des leurs propriétés cristallographiques, élémentaires et isotopiques.

OsIRIs est un PNRCC [1] qui vise à mieux évaluer le potentiel informatif de la composition des ossements chauffés retrouvés en contexte archéologique, par l’étude à micro-échelle des leurs propriétés cristallographiques, élémentaires et isotopiques.

La composition élémentaire et isotopique des ossements fossiles contient de nombreuses informations paléoclimatiques, paléoenvironnementales, paléoalimentaires ou géochronologiques. Depuis quelques années, ces informations bio-géo-chimiques ont un rôle de plus en plus important dans la connaissance des comportements des populations humaines du passé. Différents processus (dits processus taphonomiques) peuvent cependant altérer la composition du matériel paléontologique et de modifier les signaux élémentaires et isotopiques enregistrés au cours de la vie de l’organisme. En contexte archéologique, deux processus majeurs peuvent conduire à de telles modifications : la chauffe du matériel osseux, et les processus de fossilisation intervenant au cours de l’enfouissement. L’obtention d’informations archéologiques fiables sur l’évolution de l’homme et de ses comportements par une approche géochimique nécessite donc de comprendre ces deux processus d’altérations.

De la macro- à la micro-échelle

De nombreuses études se sont intéressées aux altérations de la composition des ossements, cependant, ces études sont généralement réalisées sur des analyses globales du matériel osseux archéologique. Or la structure très hiérarchisée du matériel osseux lui confère une hétérogénéité importante de la macro- à la micro-échelle. Le tissu osseux est organisé concentriquement autour de canaux d’environ 30 à 40 µm de diamètre, les canaux de Havers, qui sont parcourus in vivo par des nerfs et des vaisseaux sanguins.

Struture de l'os de la macro- à la micro-échelle

Cette porosité importante constitue une surface d’échanges entre l’os et le milieu extérieur, aussi bien au cours de la chauffe que pendant la diagenèse. Alors que l’hétérogénéité spatiale de la composition in vivo du matériel osseux a fait l’objet de nombreuses recherches depuis une quinzaine d’années dans le domaine des recherches biomédicales, peu de données sont actuellement disponibles pour le matériel fossile. Dans le cadre du programme OsIRIs, plusieurs méthodes d’analyses, traditionnellement appliquées dans le domaine biomédical ont ainsi été adaptées à l’étude des ossements fossiles : la micro-spectrométrie Infrarouge et Raman, et la diffusion des rayons X aux petits angles. Des micro-analyses élémentaires sont également réalisées par µ-PIXE-PIGE sur l’accélérateur Grand Louvre d’Analyse Elémentaire (AGLAE) du C2RMF. Ces méthodes sont appliquées en mode imagerie afin d’obtenir une meilleure vision des hétérogénéités induites par la chauffe et la diagenèse.
Les données structurales et élémentaires ainsi obtenues sont confrontées aux résultats d’analyses isotopiques, qu’il s’agisse d’isotopes stables (azote et carbone) ou radiogéniques (datation carbone-14).

Exemple d'analyse à micro-échelle d'un ossement fossile par Micro-spectrométrie Infrarouge (Lebon et al., 2011)

Dans le cadre de ce programme de recherche, différents types de matériaux ont été étudiés :

-  des ossements modernes chauffés expérimentalement

Référentiel expérimental d'ossements chauffés à différentes températures et différentes durées
Référentiel expérimental d’ossements chauffés à différentes températures et différentes durées

-  des ossements fossiles provenant de différents sites archéologiques, et notamment du site d’Akrotiri-Aetokremnos (800 à 6,500 BP, Chypre) et de l’abri Pataud (22 000- 30 000 BP).

Ossements calcinés provenant du site de l'abri Pataud
Ossements calcinés provenant du site de l’abri Pataud

Ce programme de recherche associe :
- Matthieu Lebon, Katharina Müller et Ina Reiche du Laboratoire d’Archéologie Moléculaire et Structurale (LAMS), UMR 8220 CNRS et Université Pierre et Marie Curie Paris 6 (UPMC).
- Antoine Zazzo de l’equipe « Archéozoologie, Archéobotanique : Sociétés, Pratiques et Environnements », UMR 7209 CNRS – Muséum national d’Histoire naturelle.
- Aurélien Gourrier du Laboratoire Interdisciplinaire de Physique - UMR 5588 CNRS et Université Joseph Fourier, Grenoble / ESRF.
- Ludovic Bellot-Gurlet et Céline Paris du Laboratoire de Dynamique, Interactions et Réactivité (LADIR), UMR 7075 CNRS et Université Pierre et Marie Curie Paris 6 (UPMC).
- Jean Jacques Bahain et Christophe Falguères de l’équipe « Histoire naturelle de l’Homme préhistorique », UMR 7194 CNRS – Muséum national d’Histoire Naturelle.

Références :

Lebon M., Müller K, Bahain J-J., Fröhlich F., Falguères C. Bertrand L., Sandt C., Reiche I. Imaging fossil bone alterations at the microscale by SR-FTIR microspectroscopy. Journal of Analytical Atomic Spectrometry. (2010) 26(5),922-929.

Lebon M., Müller K, Bellot-Gurlet L., Paris C., Reiche, I. Application des micro-spectrométries Infrarouge et Raman à l’étude des processus diagénétiques affectant les ossements Paléolithiques. ArcheoSciences (2011) 35, 179-190.

Gourrier A., Bunk O., Müller K., Reiche I. , Artificial Heated Bone at Low Temperatures : A Quantitative Scanning Small-Angle X-ray Scattering Imaging Study of the Mineral Particle Size, ArcheoSciences (2011) 35, 191-199.

Zazzo A., Saliège J.-F., Lebon M., Lepetz S., Moreau C., Radiocarbon dating of calcined bones : insights from combustion experiments under natural conditions. Radiocarbon (sous presse).

Zazzo A., Lebon, M., Delqué-Kolic, E., Nespoulet, R., Reiche, I., Can we use calcined bones for radiocarbon dating the Palaeolithic ? Radiocarbon (accepté).

Revue de presse :

Digging deeper into bone fossils, Chemistry World, March 2011


[1PNRCC : Programme National de Recherche sur la Connaissance et la Conservation des Matériaux du Patrimoine Culturel, Financé par le Ministère de la Culture et de la Communication