Où vous vivez, ce que vous mangez : vos os, la boîte noire de votre vie

Qu'y a-t-il dans votre assiette ? La réponse ne revêt pas seulement de l'importance pour votre prochain dîner. Elle permettra aux archéologues de demain de tout déduire, de votre régime alimentaire aux mouvements de population à grande échelle, tout cela sur la base chimique d'un échantillon d'un de vos os. L'analyse des isotopes stables, l'étude des nuances d'éléments dans les matériaux archéologiques, peut révéler toutes sortes d'informations relatives au climat, l'alimentation et les origines géographiques des os et autres matériaux.

L'analyse isotopique stable examine les isotopes - des atomes avec des neutrons supplémentaires ou manquants - de différents éléments. Contrairement aux isotopes instables tels que le carbone 14, qui se dégrade avec le temps, les isotopes stables ne se désintègrent jamais. Il existe plus de 250 isotopes stables connus à ce jour et 80 des 82 premiers éléments du tableau périodique en contiennent. Les composés organiques et inorganiques contiennent ces isotopes et leurs rapports les uns par rapport aux autres agissent comme une signature. (A lire aussi : La datation au carbone est un outil utile... mais imparfait)

RÉSOUDRE DES MYSTÈRES ANCIENS

Dans les années 1970, l'archéologue Nikolaas van der Merwe a découvert un squelette qui ne ressemblait pas aux autres sur le site sud-africain où il menait une excavation. Avec le physicien John Vogel et le paléoanthropologue Philip Rightmire, il a décidé d'appliquer de nouvelles techniques scientifiques aux isotopes contenus dans le squelette. L’analyse a révélé que cet ancêtre de l'Homme avait un régime alimentaire différent de celui mis au jour lors des fouilles, ce qui laissait supposer des interactions insoupçonnées auparavant entre des chasseurs-cueilleurs - le reste des personnes mises au jour sur le site - et des agriculteurs de la région.

Van der Merwe et Vogel ont par la suite appliqué une analyse isotopique stable sur du matériel archéologique américain pour prouver que du maïs avait été introduit dans la région des forêts orientales d'Amérique du Nord autour de 1 000 après J.-C.

Les signatures isotopiques sont extrêmement utiles pour les chercheurs. Les plantes absorbent les isotopes stables du carbone 12 et du carbone 13, qui ont un rapport homogène dans l’atmosphère terrestre. Ce rapport est transmis aux plantes à travers le sol et l'eau qu'elles absorbent. Au cours de la photosynthèse, la quantité d'eau, de soleil, etc. modifie le rapport isotopique du carbone contenu par les plantes. 

Il existe trois catégories de ratios de carbone pour la photosynthèse des plantes : C3, C4 et CAM. Chacune donne aux chercheurs des indications sur l'endroit où les plantes ont été cultivées et les conditions environnementales dans lesquelles elles ont poussé. À mesure que les plantes sont ingérées par les animaux, elles sont assimilées. À son tour, l'analyse de la quantité de carbone présent dans les poils, les dents et les os des animaux montre le rapport entre les isotopes de carbone contenus dans les plantes qu'ils ont consommées.

Cela peut révéler leurs types de photosynthèse, et donc les types de plantes qu'un organisme a ingéré et dans quelles conditions environnementales. Les isotopes peuvent également fournir de précieuses informations sur les conditions météorologiques dans lesquelles évolue un individu (les restes des personnes qui vivent dans des environnements arides, par exemple, contiennent plus d'azote-15) et / ou sur les conditions de migration du dit individu.

INSTANTANÉS DU PASSÉ 

D'autres isotopes révèlent toutes sortes d'informations sur les matériaux archéologiques étudiés. Les isotopes du strontium sont absorbés par les dents lors de leur création, sorte d'instantané du vécu d'un individu durant son enfance. Mais les cellules osseuses évoluent constamment, rassemblant des signatures de strontium qui reflètent les endroits où les individus vivent tout au long de leur vie.

La comparaison des deux informations - l'instantané du début de vie et de celui de fin de vie - peut révéler un mouvement au cours de la vie d'un individu ou montrer qu'un individu n'est pas né sur le site où il a été retrouvé. Et les isotopes d'azote peuvent révéler l'âge d'un enfant dès que celui-ci commence à manger des aliments solides. 

Les isotopes stables sont maintenant utilisés pour tout étudier, des os aux résidus de nourriture. Ils peuvent également être utilisés pour identifier la source de différents métaux.

Mais l'analyse isotopique n'est pas une solution miracle, elle coûte cher, la technique ne s'applique pas sur les matériaux brûlés et la contamination doit être soigneusement évitée. Et plus le spécimen est ancien, moins les analyses seront fiables, car le collagène osseux se décompose au bout de 50 000 ans environ. Pourtant, les atomes peuvent nous en apprendre beaucoup sur les origines et les comportements des personnes dont les sépultures sont devenues des sites archéologiques.

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.