DES FRAGMENTS D’OS REDESSINENT LA VIE DE NOS ANCETRES

COLLEGE DE FRANCE

https://www.fondation-cdf.fr/2024/02/15/des-fragments-dos-redessinent-la-vie-de-nos-ancetres/

Rencontre avec Karen Ruebens, chercheuse aux côtés du Pr Jean-Jacques Hublin sur la chaire Paléoanthropologie du Collège de France.

Karen Ruebens étudie le comportement des hommes de Néandertal, disparus il y a environ 40 000 ans, faisant d’Homo Sapiens la seule espèce humaine dans le monde. Grâce à la Zooarchéologie par Spectrométrie de Masse (ZooMS), elle peut analyser les matériaux organiques retrouvés en contexte archéologique. La Fondation du Collège de France a soutenu son travail de recherche pendant deux ans.

Vous êtes chercheuse au sein de la chaire Paléoanthropologie du Professeur Jean-Jacques Hublin. Quel parcours vous a mené au Collège de France ?

J’ai rencontré le Professeur Hublin pour la première fois durant une fouille sur le site néandertalien de Jonzac (Charente-Maritime) en 2007. J’étais alors en doctorat à l’Université de Southampton (Angleterre). J’ai ensuite fait un post-doctorat dans son département d’Évolution humaine à l’Institut Max-Planck d’anthropologie évolutionnaire de Leipzig (Allemagne). C’était un excellent lieu de travail qui regroupait certains des meilleurs chercheurs et des méthodes parmi les plus avancées pour étudier le remplacement des Néandertaliens par les Homo sapiens. C’est là que j’ai développé un fort intérêt pour la nouvelle méthode de Zooarchéologie par Spectrométrie de Masse (ZooMS) et que j’ai été formée à tous les aspects du protocole ZooMS par le Dr Frido Welker (Université de Copenhague) et le Dr Virginie Sinet-Mathiot (Université de Bordeaux). Lorsque le professeur Hublin a été nommé sur la chaire Paléoanthropologie du Collège de France en 2021, j’ai accepté l’opportunité de coordonner un laboratoire ZooMS au Collège de France.

Vous vous intéressez particulièrement au mode de vie des Néandertaliens. Quels sont les enjeux de vos travaux ?

Je suis fascinée par la question de savoir pourquoi nous, les Homo sapiens, sommes actuellement la seule espèce humaine présente dans le monde. Comment avons-nous interagi avec d’autres groupes humains, comme les Néandertaliens ? Comment et pourquoi nos comportements, y compris nos stratégies de survie, ont-t-ils varié ? Je pense qu’une meilleure compréhension de la disparition des Néandertaliens, il y a environ 40 000 ans, est cruciale pour mieux reconstruire l’évolution biologique et comportementale de notre propre espèce. Heureusement, il existe de riches archives archéologiques datant de 50 000 à 40 000 ans, contenant des outils lithiques, des fossiles humains et des squelettes fragmentés d’animaux abattus.

Ces dernières années, de nouvelles découvertes archéologiques et des avancées méthodologiques en science archéologique, protéomique et génétique ont révolutionné notre domaine et nous savons désormais que l’Homo sapiens était déjà présent en Europe il y a 45 000 ans, plusieurs millénaires avant la disparition de Néandertal. Mes recherches actuelles se concentrent spécifiquement sur les fragments d’os archéologiques pour déterminer la variation comportementale des Néandertaliens et des Homo sapiens, identifier les périodes et les régions de leur coexistence et clarifier le rôle de ces différences des modes de vie dans l’éventuelle disparition de Néandertaliens.

Quels sont les avantages de votre méthode de recherche, la «Zooarchéologie par spectrométrie de masse» ?

Pour 70 à 90 % des ossements récupérés lors de fouilles paléolithiques, nous ne savons pas à quel type d’animal (ou d’humain) ils appartiennent car ils sont très fragmentés. Par conséquent, ces petits fragments osseux sont largement exclus des analyses. La dernière décennie a été marquée par des avancées fondamentales dans le domaine de l’archéologie biomoléculaire, ce qui signifie que nous pouvons désormais exploiter pleinement de nouvelles données biologiques, chronologiques et comportementales à partir de ces petits morceaux d’os. La zooarchéologie par spectrométrie de masse (ZooMS) permet d’identifier des fragments osseux grâce aux variations dans leur collagène. Grâce aux récents progrès techniques en matière de datation au radiocarbone et d’analyse de l’ADN, un fragment d’os de seulement 2 cm de long peut maintenant fournir suffisamment de matériel pour identifier via ZooMS un séquençage protéomique ultérieur, une datation radiocarbone directe et une analyse de l’ADN.

Dans notre laboratoire au Collège de France, nous appliquons la méthode ZooMS à des milliers de fragments d’os archéologiques. Pour cela, nous décomposons le collagène, la protéine la plus abondante dans les tissus animaux anciens, en ses éléments constitutifs, les peptides, à l’aide d’une enzyme, la trypsine. L’intensité des masses peptidiques individuelles peut ensuite être mesurée avec un spectromètre de masse MALDI suivant le principe du temps de vol. L’identification de combinaisons spécifiques de masses peptidiques dans un os permet de l’attribuer à un taxon animal spécifique. Cette méthode ZooMS a été appliquée avec succès à des échantillons archéologiques de différentes périodes. Plus largement, le potentiel de ZooMS est double : premièrement, cela modifie nos connaissances sur la survie humaine, notamment en ce qui concerne l’utilisation des sites, la diversité des espèces et le comportement de transformation des carcasses. Deuxièmement, cela offre un potentiel unique pour identifier des restes humains qui étaient jusqu’à présent restés invisibles dans les collections archéologiques.

Sur quel projet travaillez-vous actuellement ?

Je travaille principalement sur un projet financé par l’ANR « Continuité, remplacement et absorption : démographie des lignées humaines en Europe » (CRADLE) dirigé par le professeur Hublin. Dans ce projet, nous nous concentrons sur le matériel osseux datant de la période de 45 000 jusqu’à 40 000 ans, lorsque l’on assiste en Europe à une transition de la culture matérielle du Paléolithique moyen néandertalien au Paléolithique supérieur lié à Homo sapiens.

Depuis le début de notre laboratoire en 2022, nous avons analysé plus de 8 000 restes osseux provenant de sites archéologiques, surtout en France et en Allemagne. Nous nous concentrons principalement sur les assemblages qui se situent chronologiquement entre le Paléolithique moyen et le Paléolithique supérieur et nous montrons les caractéristiques de chacun. Pour beaucoup de ces entités de transition, comme le Châtelperronien, il existe de nombreux débats pour savoir si on doit leur création aux Néandertaliens ou aux Homo sapiens. En appliquant ZooMS à de grandes quantités de matériel osseux de ces assemblages, nous avons pour but de découvrir de nouveaux restes humains, ce qui pourra nous aider à mieux comprendre la dynamique des différentes populations humaines au cours de cette période cruciale de notre passé.

Cependant, ZooMS offre bien plus que la découverte de nouveaux restes humains. Je travaille en collaboration avec des zooarchéologues locaux pour essayer de trouver de nouveaux moyens de croiser nos identifications ZooMS avec des fragments osseux qui étaient identifiables morphologiquement. Nous n’en sommes qu’au début de l’exploitation du potentiel de ZooMS et de la zooarchéologie pour mieux comprendre le comportement des humains et des animaux du Paléolithique.

Qu’est-ce que ces deux années de recherche au Collège de France vous ont apporté ?

Mes deux années au Collège de France m’ont apporté une expérience inestimable : coordonner un laboratoire ZooMS, participer à de nombreuses collaborations internationales et encadrer ma première doctorante, Pauline Raymond. Ces expériences ont été déterminantes pour assurer la prochaine étape de ma carrière. En juillet 2023, j’ai reçu une ERC Starting Grant (1,5M€) et un poste permanent au département d’archéologie de l’université de Reading (Angleterre).

Mon projet ERC « COEXIST » se concentrera sur l’acquisition de nouvelles connaissances sur la coexistence des derniers Néandertaliens et des premiers Homo sapiens en Europe centrale et du sud-est en utilisant des os fragmentés. Je me concentrerai sur la période comprise entre 55 000 et 45 000 ans, car nous savons désormais que l’Homo sapiens était déjà présent il y a plus de 47 500 ans dans cette région. J’étudierai les assemblages fauniques provenant des nouvelles fouilles et d’anciennes collections de musées d’Allemagne, de Tchéquie, de Slovaquie, du Monténégro, de Serbie et de Grèce.

Je suis extrêmement reconnaissante envers la Fondation du Collège de France pour son soutien qui a été crucial pour la mise en place de notre laboratoire ZooMS au Collège de France. Je remercie également le professeur Hublin qui a été un excellent mentor et qui m’a soutenue avec des conditions de travail flexibles qui m’ont permis aussi de m’occuper de mes deux jeunes filles. Je resterai en contact étroit avec mes collègues paléoanthropologues du Collège de France et j’attends avec impatience les découvertes fascinantes que nos deux laboratoires ZooMS produiront dans les années à venir.

Découvrir la chaire Paléoanthropologie du Collège de France

https://www.college-de-france.fr/fr/chaire/jean-jacques-hublin-paleoanthropologie-chaire-statutaire

Le 21 janvier 2024, une équipe de recherche internationale dirigée par le Pr Jean-Jacques Hublin et dont fait partie le Dr Ruebens a annoncé dans la revue Nature la découverte de fossiles d’Homo sapiens dans la grotte Ilsenhöhle à Ranis, en Allemagne, remontant à plus de 45 000 ans. Ces fossiles sont les plus anciens directement datés jamais découverts en Europe. C’est l’utilisation combinée de l’analyse de protéines fossiles et d’ADN ancien qui a permis de détecter leurs restes au milieu des milliers de fragments osseux animaux exhumés dans le site.

Utilisation d’os fragmentés pour reconstruire le mode de vie d’Homo sapiens dans le nord-ouest de l’Europe il y a plus de 45 000 ans.

Des fouilles dans la grotte Ilsenhöhle à Ranis (Allemagne) ont mis au jour des traces des premiers groupes d’Homo sapiens au nord des Alpes il y a 47 500 ans. Les restes osseux du site fournissent des informations sans précédent sur le régime alimentaire, les modes de vie et l’environnement de ces premières populations pionnières.

Publié dans Ecologie & Evolution 31 janvier 2024

Accéder au profil de Geoff M. Smith Geoff M. Smith et Karen Ruebens

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https://communities.springernature.com/posts/using-fragmented-bone-to-reconstruct-the-lifeways-of-homo-sapiens-in-northwest-europe-more-than-45-000-years-ago

Crédits photographiques et légendes

Figure 1 : Le Dr Geoff M. Smith utilise une loupe pour observer des traces d’utilisation sur des restes osseux anciens du site d’Ilsenhöhle à Ranis, en Allemagne. Photo Karen Ruebens. Cette œuvre est sous licence CC BY-NC-ND 4.0.

Figure 4 : Des modifications sur les os d’animaux montrent qu’ils ont été consommés par des visiteurs humains à Ranis il y a plus de 45 000 ans. Dessus : mandibule de loup marquée de coupures. En bas : Fracture de la moelle osseuse de l’os cervidé. À droite : mandibule non modifiée de la hyène des cavernes. Photos Geoff M Smith. Cette œuvre est sous licence CC BY-NC-ND 4.0

Image de couverture : Dr Karen Ruebens dans le laboratoire ZooMS de la chaire de Paléoanthropologie du Collège de France (Photo @Raija K. Heikkilä / Collège de France)

Une plaque avec 95 petits échantillons osseux (env. 5 mg chacun) prêts pour analyse par ZooMS (Photo @Karen Ruebens / Collège de France)

Etapes de travail de la zooarchéologie par spectrométrie de masse (ZooMS) @Karen Ruebens / Collège de France

Des fragments d’os provenant d’un site néandertalien sélectionnés pour les analyses ZooMS (Photo @Raija K. Heikkilä / Collège de France)

POUR EN SAVOIR PLUS

> Découvrir la chaire Paléoanthropologie du Collège de France

https://www.college-de-france.fr/fr/chaire/jean-jacques-hublin-paleoanthropologie-chaire-statutaire

LA REVUE NATURE

Abstrait

La transition du Paléolithique moyen au Paléolithique supérieur en Europe est associée à la disparition régionale des Néandertaliens et à la propagation de l’Homo sapiens. Les Néandertaliens tardifs ont persisté en Europe occidentale plusieurs millénaires après la présence de l’Homo sapiens en Europe de l’Est1. Une hybridation locale s’est produite entre les deux groupes2, mais pas à toutes les occasions3. Des preuves archéologiques indiquent également la présence de plusieurs technocomplexes au cours de cette transition, ce qui complique notre compréhension et l’association d’adaptations comportementales à des groupes d’hominidés spécifiques4. L’un de ces technocomplexes dont les fabricants sont inconnus est le Lincombian-Ranisian-Jerzmanowicien (LRJ), qui a été décrit dans le nord-ouest et le centre de l’Europe5,6,7,8. Nous présentons ici l’identification taxonomique morphologique et protéomique, l’analyse de l’ADN mitochondrial et la datation directe au radiocarbone de restes humains directement associés à un assemblage LRJ sur le site d’Ilsenhöhle à Ranis (Allemagne). Ces restes humains sont parmi les plus anciens restes d’Homo sapiens du Paléolithique supérieur directement datés en Eurasie. Nous montrons que les premiers Homo sapiens associés au LRJ étaient présents en Europe centrale et nord-ouest bien avant l’extinction des Néandertaliens tardifs dans le sud-ouest de l’Europe. Nos résultats renforcent l’idée d’une mosaïque de populations humaines distinctes et de technocomplexes présents en Europe pendant cette période de transition.

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06923-7

Institut Max Planck d’anthropologie

L’Homo sapiens a déjà atteint le nord-ouest de l’Europe il y a plus de 45 000 ans

L’arrivée de l’Homo sapiens dans les latitudes froides du nord a eu lieu plusieurs milliers d’années avant que les Néandertaliens ne disparaissent dans le sud-ouest de l’Europe

https://www.fondation-cdf.fr/2024/02/15/des-fragments-dos-redessinent-la-vie-de-nos-ancetres/

A PROPOS,

Le Collège de France, anciennement nommé Collège royal, est un grand établissement d'enseignement et de recherche français, institué par François Iᵉʳ en 1530. Il est situé place Marcelin-Berthelot dans le 5ᵉ arrondissement de Paris, au cœur du Quartier latin. Wikipédia

https://fr.wikipedia.org/wiki/Coll%C3%A8ge_de_France

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11 Pl. Marcelin Berthelot

75231 Paris

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