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Approche taphonomique en Cémentochronologie : réexamen du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I (Carsac, Dordogne, France)

William Rendu, Dominique Armand, Éric Pubert and Marie Soressi
p. 223-236

Abstract

Alors que la cémentochronologie est une méthode de plus en plus utilisée pour reconstituer la saisonnalité de prédation des animaux présents en contexte archéologique, peu d’études incluent la recherche systématique des modifications taphonomiques qui peuvent affecter le cément. Ce travail propose une présentation des phénomènes de remobilisations diagénétiques de l’enregistrement saisonnier. À travers la reprise de l’analyse du niveau 4 du gisement du Pech-de-l’Azé I, nous proposons une illustration de leurs conséquences sur les études cémentochronologiques.

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Full text

Introduction

1Développée dans les années cinquante par les biologistes spécialistes de l’étude des populations animales (Scheffer 1950 ; Laws 1952 ; Sergeant et Pimlott 1959), la cémentochronologie repose sur l’observation des marqueurs saisonniers de croissance au sein du cément dentaire. Cette méthode est désormais très largement utilisée en archéologie pour documenter la saisonnalité de prédation des animaux trouvés en contexte préhistorique (Pike-Tay 1991 ; Pike-Tay et al. 1999 ; Martin 1994 ; Peck 2004 ; Wall 2005). Alors que beaucoup de travaux ont abordé les mécanismes de la cémentogenèse (Lieberman et Meadow 1992 ; Lieberman 1993 ; Burke et Castanet 1995), peu d’études se sont concentrées sur les problèmes qui découlent de son application au contexte archéologique. Ces dernières années cependant, la recherche s’est davantage intéressée aux modifications susceptibles d’intervenir sur l’enregistrement saisonnier après la mort de l’animal et qui, dans certains cas, peuvent avoir de lourdes conséquences sur les résultats (Geusa et al. 1999). En particulier, les phénomènes de modifications diagénétiques de l’apatite (un des principaux constituants du cément) peuvent entraîner l’apparition de faux marqueurs saisonniers, non perceptibles avec les méthodes couramment employées (Stutz 2002a, 2002b).

2Nous nous baserons sur l’analyse d’une série précédemment étudiée, le niveau 4 du Pech-de-l’Azé I (Armand et al. 2001), pour mettre en évidence les biais que peuvent induire ces phénomènes sur les résultats cémentochronologiques.

Principe de cémentogenèse

3Le cément est un tissu osseux, constitué d’hydroxy-apatite et de fibres de collagène, qui se dépose le long des racines des dents de mammifères, depuis leur formation jusqu’à la mort de l’animal (Lieberman et Meadow, 1992 ; Diekwisch, 2001). Son apposition répond à un cycle annuel constitué du dépôt successif d’une bande à croissance rapide (qui apparaît claire au microscope en lumière polarisée, fig. 1) et d’une bande à croissance lente (qui apparaît sombre dans les mêmes conditions d’analyse). La première, appelée zone ou bande de bonne saison, se forme généralement du printemps à l’automne ; la seconde, appelée annulus ou bande de mauvaise saison, se développe en hiver. De très nombreux référentiels, réalisés sur des individus actuels dont l’âge et la saison de mort étaient connus, ont permis de valider ces processus sur l’ensemble des mammifères testés (Mitchell 1963 ; Lowe 1967 ; Klevezal’ et Kleinberg 1969 ; Klevezal et Pucek 1987 ; Gordon 1988 ; Pike-Tay 1991 ; Martin 1994 ; Burke 1995 ; Moffit 1998).

Figure 1 - Coupe schématique d’une dent d’ongulé.
Figure 1 - Schematic section of an ungulate tooth

Figure 1 - Coupe schématique d’une dent d’ongulé.Figure 1 - Schematic section of an ungulate tooth

Le cément est en orange. La photographie représente des bandes de cément observées au microscope polarisant. La flèche blanche indique le sens de croissance du cément.
In grey: cellular cementum. The cementum is in orange. The picture shows the succession of the observed cementum lines observed under polarized microscopy. The white arrow shows the direction of the growth.

4Au microscope polarisant à fort grossissement (x20-x200), il est possible de déterminer la saison de mort de l’individu concerné, par l’identification de la nature de la dernière bande et de son stade de croissance. L’excellente reproductibilité de la méthode et sa possible application à l’ensemble des individus présents sur un site expliquent l’intérêt qu’elle a suscité chez les archéologues pour aborder la saisonnalité de prédation (Saxon and Higham 1968 ; Gordon 1988 ; Pike-Tay 1991 ; Martin 1994 ; Burke 1995 ; Rendu 2007).

Taphonomie et cément

5L’utilisation de la cémentochronologie en contexte archéologique conduit à observer des structures microscopiques vieilles parfois de plusieurs dizaines de milliers d’années. Il est donc essentiel d’identifier les phénomènes qui peuvent gêner l’observation et en biaiser potentiellement l’interprétation. La météorisation, ou « weathering », est le phénomène le plus souvent évoqué (Stallibrass 1982 ; Lieberman et al. 1990 ; Pike-Tay 1991 ; Miracle et O’Brien 1998). Son expression consiste d’abord en l’apparition puis le développement d’une fissuration de la racine et de plages de décollement au contact de la dentine. La région affectée correspond à une zone de changements minéralogiques et structuraux majeurs (Diekwisch 2001), donc une zone de faiblesse (fig. 2). Un deuxième réseau de fissures peut ensuite être généré. Les fissures partent alors de la surface externe du cément jusqu’à la zone granuleuse de Tomes et sont perpendiculaires aux bandes de cément (Stallibrass 1982 ; Lieberman et al. 1990 ; Pike-Tay 1991 ; Miracle et O’Brien 1998). Poussée, cette altération peut entraîner une perte de l’ensemble des dépôts de cément. Si ces modifications engendrent une gêne indéniable lors de l’étude cémentochronologique, les dents présentant ce type de modification sont facilement identifiées et écartées de l’étude.

Figure 2 - Observation sous lumière polarisée d’une région de décollement du cément.
Figure 2 - Observation under polarized microscopy of a weathered cementum.

Figure 2 - Observation sous lumière polarisée d’une région de décollement du cément. Figure 2 - Observation under polarized microscopy of a weathered cementum.

Les doubles flèches noires indiquent la région en cours de décollement entre la dentine et le cément.
The double black arrows show the modified area between dentine and cementum.

6D’autres phénomènes post-dépositionnels récemment identifiés, telles les recristallisations de l’apatite, sont des problèmes beaucoup plus importants car les biais induits dans la détermination de la saison de mort ne sont pas forcément perceptibles avec les méthodes couramment utilisées (Geusa et al. 1999 ; Stutz 2002a, 2002b).

Les recristallisations et déstructurations

7Pendant l’enfouissement et notamment sous l’effet des micro-organismes et de la moisissure, les fibres de collagène peuvent se fragmenter et être dissoutes par les eaux d’infiltration au sein du sédiment (Hackett 1981 ; Pate and Brown 1985 ; Child 1995). Les vides ainsi formés constituent des régions favorables aux précipitations de néo-cristaux d’apatite (Gilbert 1989 ; Child 1995 ; Geusa et al. 1999). Ces derniers vont alors grandir avec leur axe d’allongement aligné suivant l’axe d’allongement principal des fibres de collagène dissoutes (Ziv et al. 1996).

8Comme les structures saisonnières ont des dimensions comprises entre 1 µm et 1mm, si cette recristallisation cesse à un niveau « ultrascopique » (inférieur au micromètre), l’extension et la perte de collagène restent limitées et les structures du cément seront alors parfaitement préservées (Ziv et al. 1996). Cependant, si la croissance des cristaux d’apatite post-mortem se poursuit jusqu’à un niveau microscopique, une oblitération des structures saisonnières pourra se produire (Stutz 2002a ; 2002b).

Dimension et comportement des cristaux d’apatite en lumière polarisée

9Les cristaux d’apatite biogénique sont trop petits pour influer sur la lumière qui les traverse et se comportent comme des matériaux transparents isotropes (Ziv et al. 1996 ; Stutz 2002a, 2002b). Ainsi, à l’état frais, seules les fibres de collagène sont optiquement actives sous les conditions d’observation énoncées (Schmidt et Keil 1971 ; Ziv et al. 1996). Il faut que la taille des cristaux d’apatite augmente sous l’effet des processus de diagénèse, jusqu’à une dimension minimale de 390 nm (plus petite longueur d’onde des rayonnements du spectre visible), pour affecter la lumière visible transmise (Schmidt et Keil 1971). Deux cas particuliers de recristallisation/déstructuration peuvent avoir des conséquences sur les études cémentochronologiques (Stutz 2002a, 2002b) :

  • en l’absence de recristallisation, les zones qui perdent leur collagène présentent des cristaux d’apatite de trop petite dimension pour arrêter la lumière. La lumière polarisée les traverse sans être affectée et arrive jusqu’à l’analyseur qui la stoppe. La zone en question apparaît éteinte, quelle que soit sa position par rapport aux deux polariseurs. Ainsi présente-t-elle les mêmes propriétés optiques qu’un annulus, d’où une possible erreur d’identification ;

  • l’apatite néo-formée possède les mêmes caractéristiques optiques sous microscope polarisant que les fibres de collagène (Gilbert 1989). Sa couleur de biréfringence (sous lumière polarisée - analysée) est grise du premier ordre. Comme son axe d’allongement principal est de même direction que celui des fibres de collagène, l’extinction se produit en même temps pour ces dernières (Schmidt and Keil 1971 ; Gilbert 1989). Par conséquent, ces dépôts cristallins imitent à la perfection les zones et si un annulus est recouvert par un tel dépôt, l’analyste se trompera dans la détermination de l’âge au décès ou même de la saison de mort.

Identification de l’origine des tissus observés

10La principale différence optique existant entre l’apatite diagénétique et le collagène, porte sur leur biréfringence qui est positive pour le collagène, négative pour l’apatite (Gilbert 1989). Une technique issue de la pétrologie minéralogique et développée par A. J. Stutz (2002a, b) permet de s’appuyer sur cette différence pour discriminer les deux types de dépôts. L’insertion d’un cristal biréfringent entre la lame mince et le polariseur va augmenter la différence de réfringence des deux cristaux et entraîner une coloration différentielle des dépôts (Stutz 2002a, 2002b). La lame (ou lambda) aussi appelée wave plate ou encore red 1 plate, est utilisée dans ce but. Cette lame génère des différences de teintes très marquées entre des substances de biréfringence opposée (Stutz 2002a, 2002b). Dans la position de luminescence maximale, quand la lame lambda est insérée, l’apatite apparaît bleue quand le collagène est jaune et apparaît jaune quand le collagène est bleu (fig. 3 a et b). Par contre, quand les bandes sont alignées avec les axes d’un des polariseurs (suivant les directions N-S ou E-O), leur couleur est magenta quelle que soit leur nature. Les régions déstructurées, appauvries en collagène, présentent, quant à elles, une coloration rose magenta quelle que soit leur orientation (fig. 3c).

Figure 3 - Représentation des teintes de biréfringence obtenues après insertion de la lame lambda et suivant la nature du tissu observé (modifié d’après Stutz 2002a - p. 157).
Figure 3 - Birefringence patterns of different kind of cementum tissues with the insertion of the plate (modified from Stutz 2002a - p. 157).

Figure 3 - Représentation des teintes de biréfringence obtenues après insertion de la lame lambda et suivant la nature du tissu observé (modifié d’après Stutz 2002a - p. 157). Figure 3 - Birefringence patterns of different kind of cementum tissues with the insertion of the plate (modified from Stutz 2002a - p. 157).

Les traits symbolisent une bande de cément suivant son orientation par rapport au couple polariseur-analyseur.
The segments symbolize a cementum deposit, in function of its orientation

11Cette technique permet donc de déterminer facilement l’origine biogénique ou diagénétique de la partie du cément observée.

Exemple d’emploi de la lame lambda

12Pour illustrer le propos, nous présentons ici un exemple d’application de la lame lambda (Rendu 2007). La Figure 4a est une photographie sous lumière polarisée d’une lame mince réalisée à partir d’une dent de Cerf provenant du gisement de Pech-de-l’Azé I, niveau 7. L’observation en lumière polarisée permet de distinguer deux régions dans ce cément : une région extérieure (a), présentant un enregistrement saisonnier bien préservé au sein duquel quatre couples de bandes sont lisibles. La partie la plus intérieure (b) montre une organisation des tissus particulièrement difficile à analyser. Ces deux principales régions sont séparées par une large bande noire (c) délicate à interpréter sous ce mode d’observation. L’observation sous lumière polarisée avec insertion de la lame lambda (fig. 4b) apporte des éléments de réponse. La partie externe du cément présente une coloration bleue (a), qui atteste de la conservation du collagène dans cette zone. À l’inverse, la partie la plus interne apparaît rose (b), témoignant d’une probable disparition du collagène. La ligne noire précédemment signalée (c) semble résulter d’une disparition complète du collagène et, si elle avait été plus fine, aurait pu être confondue avec une bande de mauvaise saison en lumière polarisée analysée.

Figure 4 - Observation sous lumière polarisée sans (a) et avec (b) insertion de la lame lambda d’une lame mince réalisée dans une molaire inférieure de Cerf provenant du niveau 7 du gisement du Pech-de-l’Azé I.
Figure 4 - Observation under polarized microscopy without (a) and with the lambda plate inserted of a thin section from a red deer lower molar from Level 7 of the Pech-de-l’Azé I.

Figure 4 - Observation sous lumière polarisée sans (a) et avec (b) insertion de la lame lambda d’une lame mince réalisée dans une molaire inférieure de Cerf provenant du niveau 7 du gisement du Pech-de-l’Azé I. Figure 4 - Observation under polarized microscopy without (a) and with the lambda plate inserted of a thin section from a red deer lower molar from Level 7 of the Pech-de-l’Azé I.

Le carré blanc sur la photographie de gauche délimite la zone agrandie sur la photographie de droite.
The white square on the left picture localised the enlargement region of the right picture.

Réexamen du niveau 4 du gisement du Pech-de-l’Azé I

13Une première étude du niveau 4 du gisement du Pech-de-l’Azé I a été réalisée par une partie des auteurs (D.A., E.P., M.S.). Les deux taxons dominants, le Cerf et le Bison, ont été analysés cémentochronologiquement (Armand et al. 2001). Douze individus, représentés par autant de dents ont permis l’obtention de 24 lames minces. L’observation a été conduite sous microscope polarisant à fort et très fort grossissement (X40-X200) de manière directe et assistée par ordinateur (Lieberman et al. 1990). Lors de cette première étude, la possibilité d’altérations post-dépositionnelles n’avait pas été envisagée puisque les modifications diagénétiques n’avaient pas encore été identifiées. À l’exception d’une dent, toutes présentaient un cément lisible permettant aux auteurs de proposer une saison de mort pour les différents individus étudiés. Ce travail mettait en évidence une prédation du Cerf s’étendant sur l’ensemble de l’année, à l’exception de la fin de la bonne saison, et du Bison, ayant lieu pendant la mauvaise saison (fig. 5).

Figure 5 - Saison d’abattage du Cerf et du Bison dans le niveau 4 (modifié d’après Armand et al. 2001).
Figure 5 - Skeletochronological results per taxa. (modified from Armand et al. 2001).

Figure 5 - Saison d’abattage du Cerf et du Bison dans le niveau 4 (modifié d’après Armand et al. 2001). Figure 5 - Skeletochronological results per taxa. (modified from Armand et al. 2001).

MS : mauvaise saison ; DBS : début de bonne saison ; MBS : milieu de bonne saison ; FBS : fin de bonne saison. L’analyse précédente proposait un découpage en trois parties de la mauvaise saison (début milieu et fin de la mauvaise saison). Pour faciliter les comparaisons avec la présente étude, ces résultats ont été regroupés en une seule (mauvaise saison).
DBS: Beginning of the Good Season; MBS: Middle of the Good Season; FBS: End of the good season; MS: Bad Season. The previous analysis used To make the comparisons easier between the two analysis the previous results attributed to different stages of the bad season have been gather together in one only season.

14En se fondant sur ces résultats, une chasse hivernale du Bison pour la constitution de réserves alimentaires avait été proposée.

15Une étude ultérieure portant sur le niveau 6 de ce même gisement, conduite avec l’emploi de la lame lambda, a mis en évidence un abattage du Cerf pendant la même période. L’analyse des incréments de cément des dents de Bison a révélé un abattage (et donc une présence dans l’environnement) durant la bonne saison (Rendu 2006).

16Trois hypothèses permettent alors d’expliquer cette différence d’abattage entre le niveau 4 (abattage pendant la mauvaise saison) et le niveau 6 (abattage pendant la bonne saison) : soit le Bison a occupé en continu le vallon pendant l’année et donc ce taxon ne migrait pas ; soit le statut de la région du Pech-de-l’Azé I est passé de zone d’hivernage à zone d’estive pour la population de Bovinés, entre les deux occupations ; soit des problèmes taphonomiques ont modifié le cément au sein du niveau 4 et ont conduit à des erreurs d’interprétation.

17Il est ainsi apparu essentiel de vérifier sur le premier échantillon si de telles modifications avaient pu perturber le spectre saisonnier.

Reprise du matériel du niveau 4

18L’ensemble du matériel (à l’exception d’une lame mince qui avait été cassée avant notre étude) a été réexaminé. L’observation a été réalisée au microscope polarisant avec et sans insertion de la lame lambda, sans connaissance des résultats précédemment obtenus pour chacune des lames mince. Les résultats ont ensuite été comparés à l’étude antérieure.

Résultats

19Outre quelques rares modifications liées à la météorisation du matériel, deux types de problèmes gênant l’étude ont été identifiés : il s’agit des remobilisations diagénétiques et d’un dépôt noir.

20Au total, cinq individus (tabl.1) présentent des déstructurations du collagène et/ou des phénomènes de recristallisations identifiables par la lame lambda. Un dépôt noir se développe sur trois échantillons (tabl. 1). Ce dépôt apparaît sur la surface extérieure de la racine ne recouvrant pas directement les structures du cément. Sous les conditions d’observation habituelle (lumière polarisée analysée), ce dépôt rend difficile l’identification des limites extérieures du cément et donc perturbe la détermination du dernier incrément. Ainsi, il est malaisé de savoir si un annulus (qui lui aussi apparaît sombre) le précède. Or, l’emploi de la lame lambda, qui colore différemment les matériaux en fonction de leur constituant, permet aisément de faire la distinction entre les dépôts de cément, qui apparaissent bleu, jaune ou magenta suivant leur orientation et leur origine, et le dépôt qui apparaît noir sous les mêmes conditions d’observations.

Tableau 1 - Résultats de l’analyse cémentochronologique du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I à partir de l’échantillon de Armand et al. 2001 par taxon et auteurs.
Table 1- Skeletochronological results per taxa and authors.

Tableau 1 - Résultats de l’analyse cémentochronologique du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I à partir de l’échantillon de Armand et al. 2001 par taxon et auteurs. Table 1- Skeletochronological results per taxa and authors.

DBS = début de bonne saison, MBS = milieu de bonne saison, FBS = fin de bonne saison, MS = Mauvaise saison. Les différences entre les deux analyses sont en gras.
DBS: Beginning of the Good Season; MBS: Middle of the Good Season; FBS: End of the good season; MS: Bad Season. The differences between the two analysis are in bold.

21Au total, quatre lectures sont en désaccord avec celles précédemment proposées. Ainsi, neuf dents ont présenté un cément suffisamment bien préservé pour permettre une détermination de la nature et de l’état d’avancement de la dernière bande de croissance.

Description des lames minces présentant des modifications taphonomiques

Figure 6 - Observation sous microscope polarisant avec (à droite) et sans lame lambda (à gauche) des dents présentant des remaniements (PAI-100, PAI-263, PAI-33 et PAI–145) taphonomiques de leur cément entraînant une modification ou un rejet de l’estimation saisonnière précédemment proposée.
Figure 6 - Observation under polarized microscopy without and with the lambda plate inserted of the teeth that exhibited some taphonomic modification (PAI-100, PAI-263, PAI-33 and PAI–145), which have for consequence the revision of the previous seasonal determination.

Figure 6 - Observation sous microscope polarisant avec (à droite) et sans lame lambda (à gauche) des dents présentant des remaniements (PAI-100, PAI-263, PAI-33 et PAI–145) taphonomiques de leur cément entraînant une modification ou un rejet de l’estimation saisonnière précédemment proposée.Figure 6 - Observation under polarized microscopy without and with the lambda plate inserted of the teeth that exhibited some taphonomic modification (PAI-100, PAI-263, PAI-33 and PAI–145), which have for consequence the revision of the previous seasonal determination.

La barre d’échelle correspond à 100 µm.
The white scale bar corresponds to 100µm.

22PAI - 100 (fig. 6)
Sur la photographie en lumière polarisée, quatre bandes à croissance rapide sont clairement visibles (identifiées par les croix). Un dépôt brun-noir clôt l’enregistrement (matérialisé par la flèche blanche). Ce dernier dépôt a été précédemment identifié comme étant un annulus. L’observation avec insertion de la lame lambda montre que le cément coloré en orange n’a pas totalement perdu ses constituants. Cependant, le dernier dépôt colorié en noir n’est vraisemblablement pas d’origine organique. Il en résulte que le dernier incrément est une zone en fin de croissance. L’animal a donc été abattu à la fin de la bonne saison et non durant la mauvaise saison comme précédemment proposé.

23PAI – 263 (fig. 6)
Tout comme pour la lame précédente, un dépôt brun-noir surligné sur la photographie par la flèche blanche, clôt l’enregistrement et a été interprété comme un annulus. L’emploi de la lame lambda souligne la nature non biologique de ce dépôt. Ici aussi, le dernier incrément est une zone en fin de croissance.

24PAI – 33 (fig. 6)
En lumière polarisée, la partie la plus interne du cément est très mal définie à tel point que la limite dentine/cément n’est pas perceptible. Le dernier dépôt (matérialisé par les flèches blanches) apparaît lumineux, ce qui avait conduit précédemment à proposer un abattage pendant le début de la bonne saison (Armand et al. 2001). L’observation avec insertion de la lame lambda montre que la région la plus interne a subi une déstructuration comme l’atteste la coloration rose des tissus dentaires L’estimation de l’âge n’est donc pas envisageable. La partie la plus externe, quant à elle, présente une double coloration bleu et jaune. Cette recristallisation qui affecte le dernier dépôt empêche toute estimation saisonnière. L’hypothèse d’un animal abattu en début de bonne saison doit être rejetée.

25PAI – 145 (fig. 6)
L’observation en lumière polarisée souligne la mauvaise préservation des structures saisonnières qui sont très difficiles à individualiser les unes des autres. De plus, un dépôt brun-noir clôt la séquence saisonnière compliquant l’identification de la nature du dernier incrément et la limite extérieure du cément. Après insertion de la lame lambda, la coloration rose-magenta de l’ensemble du cément atteste que celui-ci a subi une déstructuration expliquant l’impossibilité d’individualiser des structures biologiques. Le dernier dépôt apparaît ici noir témoignant de son origine non biologique. Celui qui le précède a vraisemblablement perdu la majeure partie de ses constituants empêchant ainsi d’en identifier la nature. Aucune estimation de l’âge et de la saison de mort de l’individu concerné ne peut être proposée.

26PAI–69
L’observation en lumière polarisée souligne la mauvaise préservation des structures saisonnières qui ne sont pas individualisables. L’emploi de la lame lambda atteste d’un cément largement recristallisé. Tout comme lors de l’étude précédente, nous concluons ici à l’impossibilité de proposer un âge au décès et une saison de mort pour l’individu concerné.

27PAI–216
En lumière polarisée, la partie la plus interne du cément est mal définie et une partie des structures de la dentine est également illisible. Le dernier dépôt apparaît sombre et a été déterminé comme annulus, ce qui avait conduit précédemment à proposer un abattage pendant la mauvaise saison (Armand et al. 2001). L’observation avec insertion de la lame lambda montre que la région la plus interne a subi une déstructuration comme l’atteste la coloration rose des tissus dentaires. L’estimation de l’âge n’est donc pas envisageable. En revanche les dépôts les plus extérieurs ne sont pas affectés, permettant de valider l’hypothèse d’un abattage pendant la mauvaise saison.

28PAI–272
L’observation en lumière polarisée souligne la bonne préservation des structures saisonnières les plus externes, les plus internes étant plus difficiles à percevoir. Un dépôt brun-noir clôt la séquence saisonnière compliquant l’identification de la nature du dernier incrément et la limite extérieure du cément. L’insertion de la lame lambda permet d’identifier des recristallisations locales des premières structures saisonnières, cependant les dernières ne sont pas affectées par ces remobilisations post-mortem. De plus, il est, sous les mêmes conditions d’observation, aisé de distinguer la limite externe du cément. Ainsi, bien que l’estimation de l’âge ne puisse être avancée, il est possible de confirmer l’hypothèse d’un abattage au début de la bonne saison.

29PAI–C14-378
Tout comme pour les lames PAI – 272, PAI-263 et PAI-100, un dépôt brun-noir clôt l’enregistrement saisonnier. Comme précédemment, l’emploi de la lame lambda souligne la nature non biologique de ce dépôt. Aucune recristallisation des structures saisonnières n’a été identifiée. Le dernier dépôt est une zone en début de croissance. L’animal a donc été abattu en début de bonne saison.

30En résumé, cinq dents affectées par des phénomènes de recristallisation ne permettent pas une estimation de l’âge. Pour trois d’entre elles, PAI-69, PAI-33 et PAI-145, les perturbations qui affectent le dernier dépôt, n’autorisent pas la détermination de la saison de mort. Le dépôt noir est à l’origine de deux erreurs d’appréciation lors de l’étude précédente. PAI-100 et PAI-263 proviennent en effet d’individus abattus à la fin de la bonne saison et non pas à la mauvaise saison comme formulé précédemment.

Discussion

Implication sur les résultats cémentochronologiques

31Les résultats modifiés, prenant en compte l’étude taphonomique, sont présentés dans la figure suivante (fig. 7).

Figure 7 - Nouveaux résultats saisonniers à partir du matériel étudié par Armand et al. 2001, d’après Rendu 2007.
Figure 7 - Skeletochronological results per taxa based on Armand et al. 2001 sample by taking into account the taphonomic analysis, after Rendu 2007.

Figure 7 - Nouveaux résultats saisonniers à partir du matériel étudié par Armand et al. 2001, d’après Rendu 2007.Figure 7 - Skeletochronological results per taxa based on Armand et al. 2001 sample by taking into account the taphonomic analysis, after Rendu 2007.

Le Cerf

32Sur les neuf dents de Cerf analysées, quatre présentent des remobilisations conduisant à rejeter deux d’entre elles de l’analyse la dent PAI-69, qui avait été considérée comme illisible lors de l’étude précédente, et la dent PAI-33 pour laquelle une zone en fin de croissance avait été observée. Par conséquence, le spectre saisonnier n’est que peu modifié (fig. 7) par rapport à celui proposé par D. Armand et collaborateurs (2001).

Le Bison

33Une dent de Bison présentant des remobilisations a été rejetée de l’analyse. Pour les deux autres, la prise en considération du dépôt noir conduit à modifier la détermination saisonnière précédemment avancée. Les résultats obtenus pour la saisonnalité de prédation du Bison sont donc différents de ceux présentés par nos prédécesseurs. La proposition d’un abattage pendant la mauvaise saison doit désormais être rejetée au profit d’un abattage pendant la bonne.

34L’implication des modifications taphonomiques sur les courbes d’âge et le spectre saisonnier apparaît conséquente. Cinq estimations de l’âge sur douze ne peuvent être établies. De la même manière, lors de la précédente étude, la non-identification des phénomènes taphonomiques a conduit à proposer une chasse hivernale du Bison (Armand et al. 2001). Or, il s’avère que les dépôts de cément analysés ont été modifiés par la présence de cette bande noire et/ou une perte de la structure de collagène. Suite à ce réexamen, cette hypothèse ne peut donc plus être soutenue. Une chasse à la fin de la belle saison est proposée pour ce taxon. Ainsi, considérant les nouveaux résultats, l’hypothèse de changement de statut du vallon pour la population de Boviné doit être écartée. Les données saisonnières ne permettent plus de discuter de la question de l’occupation continue du vallon par le Bison (et donc la présence de migration chez cet Ongulé).

35Suite à la reprise des fouilles sur le gisement (Soressi et al. 2002 ; 2008), le niveau 4 a été ré-échantillonné (Rendu 2007, 2010). Six dents de Cerf et trois de Bison ont été analysées. Des remobilisations des structures saisonnières ont été identifiées conduisant au rejet de deux dents de bisons de l’étude. Le dernier incrément de la troisième dent de boviné analysée était une zone en fin de croissance renforçant l’hypothèse d’un abattage de ce taxon à la fin de la bonne saison. Les dents de Cerf présentaient des structures bien conservées permettant de proposer un abattage en début (NMI =1), milieu (NMI =2) et fin (NMI =3) de la bonne saison. La présence de cerfs abattus à la fin de la bonne saison (c’est-à-dire pendant la même période que pour le Bison) nous a conduits à proposer l’hypothèse de l’absence de complémentarité saisonnière de prédation entre les deux espèces chassées (Rendu 2007 ; Soressi et al. 2008). Notons que la prise en compte de ces résultats, qui documentent une chasse aux cerfs sur l’ensemble de l’année, ne nous ont pas permis de défendre l’hypothèse de l’occupation saisonnière de la cavité qui avait précédemment été avancée (Armand et al. 2001).

Conséquences des modifications taphonomiques du cément dans les études de saisonnalité

36Alors que la cémentochronologie est une méthode dont le potentiel pour l’étude des saisons de chasse n’est plus à démontrer, la recherche systématique des modifications taphonomiques de l’enregistrement saisonnier doit devenir un préalable à toute étude. Appliquée au gisement de Kébara au Proche-Orient, la recherche de modification post-mortem a montré la fréquence importante de ce type d’atteintes sur les restes dentaires (Stutz and Lieberman 2007), conduisant au rejet d’un tiers de l’échantillon précédemment publié. Dans l’étude cémentochronologique du gisement aurignacien des Rois en Charente (Michel et al. 2008) quatre dents, représentant autant d’individus, ont été analysées et pour trois d’entre eux un abattage à la fin de la bonne saison avait été proposé. Cependant, la quatrième dent a présenté un cément profondément modifié avec une perte de la structure en collagène et donc de l’ensemble de l’enregistrement saisonnier. L’emploi de la méthode développée par A. J. Stutz (2002a, 2002b) a conduit au rejet de cet individu qui, sinon, aurait été interprété comme ayant été abattu au début de la bonne saison, élargissant ainsi artificiellement le spectre saisonnier.

37La révision de l’analyse cémentochronologique de E. Pubert (cité in Costamagno 1999), conduite sur l’Antilope saïga du gisement magdalénien de Saint-Germain-la-Rivière (Rendu, com. orale) a abouti à des conclusions proches. La révision taphonomique des quarante-huit dents analysées a montré que sept présentaient des problèmes de recristallisation, n’autorisant pas la détermination de la saison de mort. Ainsi, une partie des problèmes de cohérence dans les résultats portant sur l’âge au décès des antilopes pourrait s’expliquer par la non identification des modifications taphonomiques du cément. En outre, l’exclusion des dents aux structures altérées a permis de réduire le spectre saisonnier du niveau 3, pour lequel un abattage s’étendant de la mauvaise saison au milieu de la bonne avait été proposé. Pour ce niveau, seul un abattage en milieu de bonne saison peut être désormais retenu. Ici, l’utilisation de la lame lambda a précisé la saisonnalité de prédation de l’Antilope saïga.

Conclusion

38La prise en compte des modifications post-mortem des structures du cément des restes dentaires du Pech-de-l’Azé I a conduit à une réévaluation des saisons de prédation du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I, pour lequel quatre déterminations ont été modifiées par rapport à l’analyse précédente. Cette reprise a notamment dégagé une autre saison de chasse pour le Bison, modifiant ainsi les hypothèses quant aux stratégies développées par la population néandertalienne pour l’exploitation de celui-ci.

39Bien que la plupart des séries cémentochronologiques étudiées ne soit pas affectée par les recristallisations des structures saisonnières, leur fréquence est suffisamment importante pour rendre leur recherche et leur identification indispensables. Ces modifications peuvent en effet avoir des conséquences considérables, en particulier sur les faibles échantillons. Cependant, il est important de souligner que, bien que des modifications taphonomiques de l’enregistrement saisonnier puissent intervenir, l’emploi de la lame lambda permet d’identifier ce type d’altération. Cette technique (Stutz 2002a, 2002b) apporte ainsi davantage de fiabilité à la cémentochronologie qui reste une méthode de premier plan pour aborder la saison de chasse des animaux en contexte archéologique.

Cette étude a été menée au sein du laboratoire PACEA (UMR 5199). Nous souhaitons remercier le Musée national de Préhistoire pour nous avoir permis l’étude de ses collections. Une partie de cette étude a été financée par le programme ESF TNT « The Neanderthal Tools ». W. R. exprime sa reconnaissance à la Fondation FYSSEN pour le financement et l’aide apportés dans ses travaux. Merci à A. J. Stutz pour les échanges que nous avons eus sur la méthode. Cet article est fondé sur une présentation réalisée à l’occasion de la table ronde sur la Taphonomie à Toulouse en 2005 ainsi que sur des données inédites provenant de la thèse de William Rendu qui avait alors profité de remarques et de corrections de O. Le Gall, S. Costamagno, H. Martin, J.-P. Brugal, J. D. Speth, F. d’Errico et J. Jaubert. W. R. tient à remercier l’ensemble de ces chercheurs pour leur aide qui a permis d’enrichir considérablement ce travail. Notre gratitude va à S. Rigaud pour sa relecture et ses conseils sur une version précédente de cet article. Le classement et l’analyse des dernières fouilles F. Bordes ont été coordonnés par M. Soressi et financés par le Service Régional de l’Archéologie tout comme les opérations de fouilles de 2004 et 2005. Les auteurs tiennent à remercier S. Costamagno et F. Delpech pour leur relecture et leurs conseils qui ont permis d’améliorer considérablement la discussion de cet article.

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Annex

 

Abridged english version

Taphonomic approach in Skeletochronology: Pech-de-l’Azé I (Carsac, Dordogne, France) Level 4 revision.

Introduction

This paper propose the application of A. J. Stutz method of diagenetic cementum modification identification to the skeletochronological analysis of Level 4 of the Pech-de-l’Azé I study previously published by some of us (Armand et al. 2001).

Skeletochronology is based on the observation of seasonal cementum deposits and has long been used in zooarchaeology to access the season of death of human preys (Saxon and Higham 1968; Spiess 1979; Burke 1995; Martin 1994; Pike-Tay et al. 1999). Cementum is a bonelike tissue that allows the connection between tooth roots and the gingival, through the periodontal ligament, (Lieberman and Meadow 1992; Klevezal’ 1996; Dieckwisch 2001). It apposes itself along mammal tooth roots from their formation, until the death of the animal. In most mammal populations, this growth follows predictable seasonal cycles which exhibit the succession of a fast growth deposit (also called “Zone”) from mid-spring to autumn and a slow growth one (Annulus and/or LAG) in winter (Klevezal’ and Kleinenberg 1969; Martin 1994; Burke and Castanet 1995; Klevezal’ 1996; Moffit 1998; Peck 2004). Seasonal patterns of cementum depositions produce microscopically distinct incremental levels, which may exhibit one or more of a variety of ultrastructural, microstructural, and histological patterns (fig. 1).

Taphonomy and cementum

Although lots of researchers have underlined the existence of post-mortem modification of the tooth tissues (fig. 2), few of them specifically focalised on the taphonomic modifications that can alter the seasonal record such as weathering (fig. 2). One of the most important of these taphonomic processes is the apatite crystal re-crystallisation that can mimic biogenic deposit that cannot be identified with the classical methods used (Stutz 2002a, 2002b). However, in polarizing microscopy (Gilbert, 1989), the use of the Lambda plate can help to resolve this issue by colouring the taphonomic and the biogenic deposit in two different ways (figure 3). Figure 4 proposes an example of the lambda plate application for the identification of diagenesis modifications.

We present the application of this method to the skeletochronological study of Pech-de-l’Azé I level 4 originally conducted by some of us (Armand et al. 2001). Our objectives was firstly to propose a revaluation of the previous seasonal results and, secondly, to present an example of the impact of that kind of modifications on archaeological series.

Revision of the Pech-de-l’Azé I

The previous skeletochronological study of Pech-de-l’Azé I was conducted on the two main taxa identified in the level 4: the red deer and the bison. It highlighted the well preservation of the cementum increment (Armand et al. 2001) and proposed a deer slaughter during the good season and a bison hunt during the bad season (fig. 5). The revaluation has concerned the same material and the observations were made with the lambda plate inserted. Twelve teeth were analysed and taphonomic modification were identified on several of them (tab.1). It appears that five of the twelve teeth exhibited some apatite recrystallisations and/or a lost of their collagen structure that conducted to the lost of a part of the seasonal records. For these teeth, the post-mortem modifications were too important to propose a precise age at death. In addition, in three cases, we weren’t able to establish the season of death (fig. 6). Moreover a black deposit on the outer-edge of the cementum was identified. It appears that it was previously interpreted as a slow growth deposit. The use of the lambda plate has helped us to recognize it as a non biogenic material and, consequently, to correct the previous identification.

Discussion

By tacking into account the post-mortem modification, we were able to propose a modified seasonal spectrum of the Pech-de-l’Azé I fauna, in which four seasonal result were different from the prior study (fig. 7). The red deer hunting season wasn’t really modified contrary to the bison one. At the end of this study, it appears that the bisons were killed at the end of the good season contrary to what was previously proposed. These new data modify the perception we had of the subsistence strategies by rejecting the hypothesis of a bison hunt during the winter. A second sampling in the same level (not presented here) has confirmed the results of this study (Rendu 2007).

The conclusions of this paper underline, that although most of the skeletochronological samples are not affected by these kinds of alterations, they appears to be quite common. They may have important consequences on the skeletochronological results, especially for the small samples. However, while taphonomic modifications of the cementum records might interfere with the seasonal interpretations, it is now possible to resolve these problems. Consequently, the technique developed by A. J. Stutz (2002a, 2002b) helps to magnify the reliability of one of the most accurate method to discuss the season of death of ungulate preys.

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List of illustrations

Title Figure 1 - Coupe schématique d’une dent d’ongulé.Figure 1 - Schematic section of an ungulate tooth
Caption Le cément est en orange. La photographie représente des bandes de cément observées au microscope polarisant. La flèche blanche indique le sens de croissance du cément.In grey: cellular cementum. The cementum is in orange. The picture shows the succession of the observed cementum lines observed under polarized microscopy. The white arrow shows the direction of the growth.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-1.jpg
File image/jpeg, 344k
Title Figure 2 - Observation sous lumière polarisée d’une région de décollement du cément. Figure 2 - Observation under polarized microscopy of a weathered cementum.
Caption Les doubles flèches noires indiquent la région en cours de décollement entre la dentine et le cément.The double black arrows show the modified area between dentine and cementum.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-2.jpg
File image/jpeg, 96k
Title Figure 3 - Représentation des teintes de biréfringence obtenues après insertion de la lame lambda et suivant la nature du tissu observé (modifié d’après Stutz 2002a - p. 157). Figure 3 - Birefringence patterns of different kind of cementum tissues with the insertion of the plate (modified from Stutz 2002a - p. 157).
Caption Les traits symbolisent une bande de cément suivant son orientation par rapport au couple polariseur-analyseur.The segments symbolize a cementum deposit, in function of its orientation
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-3.png
File image/png, 56k
Title Figure 4 - Observation sous lumière polarisée sans (a) et avec (b) insertion de la lame lambda d’une lame mince réalisée dans une molaire inférieure de Cerf provenant du niveau 7 du gisement du Pech-de-l’Azé I. Figure 4 - Observation under polarized microscopy without (a) and with the lambda plate inserted of a thin section from a red deer lower molar from Level 7 of the Pech-de-l’Azé I.
Caption Le carré blanc sur la photographie de gauche délimite la zone agrandie sur la photographie de droite.The white square on the left picture localised the enlargement region of the right picture.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-4.jpg
File image/jpeg, 328k
Title Figure 5 - Saison d’abattage du Cerf et du Bison dans le niveau 4 (modifié d’après Armand et al. 2001). Figure 5 - Skeletochronological results per taxa. (modified from Armand et al. 2001).
Caption MS : mauvaise saison ; DBS : début de bonne saison ; MBS : milieu de bonne saison ; FBS : fin de bonne saison. L’analyse précédente proposait un découpage en trois parties de la mauvaise saison (début milieu et fin de la mauvaise saison). Pour faciliter les comparaisons avec la présente étude, ces résultats ont été regroupés en une seule (mauvaise saison).DBS: Beginning of the Good Season; MBS: Middle of the Good Season; FBS: End of the good season; MS: Bad Season. The previous analysis used To make the comparisons easier between the two analysis the previous results attributed to different stages of the bad season have been gather together in one only season.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-5.png
File image/png, 18k
Title Tableau 1 - Résultats de l’analyse cémentochronologique du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I à partir de l’échantillon de Armand et al. 2001 par taxon et auteurs. Table 1- Skeletochronological results per taxa and authors.
Caption DBS = début de bonne saison, MBS = milieu de bonne saison, FBS = fin de bonne saison, MS = Mauvaise saison. Les différences entre les deux analyses sont en gras.DBS: Beginning of the Good Season; MBS: Middle of the Good Season; FBS: End of the good season; MS: Bad Season. The differences between the two analysis are in bold.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-6.png
File image/png, 46k
Title Figure 6 - Observation sous microscope polarisant avec (à droite) et sans lame lambda (à gauche) des dents présentant des remaniements (PAI-100, PAI-263, PAI-33 et PAI–145) taphonomiques de leur cément entraînant une modification ou un rejet de l’estimation saisonnière précédemment proposée.Figure 6 - Observation under polarized microscopy without and with the lambda plate inserted of the teeth that exhibited some taphonomic modification (PAI-100, PAI-263, PAI-33 and PAI–145), which have for consequence the revision of the previous seasonal determination.
Caption La barre d’échelle correspond à 100 µm.The white scale bar corresponds to 100µm.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-7.jpg
File image/jpeg, 1.5M
Title Figure 7 - Nouveaux résultats saisonniers à partir du matériel étudié par Armand et al. 2001, d’après Rendu 2007.Figure 7 - Skeletochronological results per taxa based on Armand et al. 2001 sample by taking into account the taphonomic analysis, after Rendu 2007.
URL http://paleo.revues.org/docannexe/image/1832/img-8.png
File image/png, 17k
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References

Bibliographical reference

William Rendu, Dominique Armand, Éric Pubert and Marie Soressi, « Approche taphonomique en Cémentochronologie : réexamen du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I (Carsac, Dordogne, France) », PALEO, 21 | 2011, 223-236.

Electronic reference

William Rendu, Dominique Armand, Éric Pubert and Marie Soressi, « Approche taphonomique en Cémentochronologie : réexamen du niveau 4 du Pech-de-l’Azé I (Carsac, Dordogne, France) », PALEO [Online], 21 | 2009-2010, Online since 28 March 2013, connection on 21 November 2017. URL : http://paleo.revues.org/1832

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William Rendu

Université Toulouse le Mirail, UMR 5608 TRACES, 5 allées Antonio Machado, 31058 Toulouse cedex 9 - University of Michigan, Museum of Anthropology, 4013 Museums Building, Ann Arbor, Michigan 48109-1079, USA - Université Bordeaux 1, PACEA UMR 5199, Avenue des facultés, 33405, Talence, France – williamrendu@hotmail.fr

Dominique Armand

Université Bordeaux 1, PACEA UMR 5199, Avenue des facultés, 33405, Talence, France – d.armand@ipgq.u-bordeaux1.fr

By this author

Éric Pubert

Université Bordeaux 1, PACEA UMR 5199, Avenue des facultés, 33405, Talence, France.

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Marie Soressi

INRAP Centre/Ile-de-France, 525 av. de la Pomme de Pin, 45590 Saint-Cyr-en-Val, France - Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, Dept. of Human Evolution, Deutscher Platz 6, 04103 Leipzig, Allemagne - AnTet UMR 7041, 21, allée de l’Université, 92023 Nanterre cedex, France.

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