1Homo neanderthalensis était présent en Europe méditerranéenne depuis au moins 200 000 ans avant le présent (ka BP) et jusqu’à environ 40 ka, période englobant deux longues périodes glaciaires (le MIS 6 et les MIS 4-3) et un interglaciaire (le MIS 5). Son extinction semble coïncider dans le temps avec deux évènements majeurs : un épisode abrupt de refroidissement et de sécheresse, le stadiaire de Heinrich 4 (HS4, contemporain du stadiaire du Groënland - GS9), ainsi que l’arrivée et l’expansion rapide d’Homo sapiens, marquant la transition du Paléolithique moyen à supérieur. Cette double coïncidence chronologique a donné lieu à de nombreux débats concernant les causes du déclin de Néandertal au cours du MIS 3 (e.g. D’Errico & Sánchez Goñi, 2003 ; Finlayson & Carrión, 2007), avec deux hypothèses principales impliquant sa vulnérabilité face à un évènement climatique extrême et la compétition directe ou indirecte avec Sapiens. Pour comprendre le rôle potentiel du HS4, il est crucial de se demander si d’autres évènements climatiques similaires ont eu lieu précédemment, et comment ils ont pu impacter les populations Néandertaliennes. Alors que la variabilité climatique de la dernière période glaciaire (70-11 ka, MIS 4-2) est assez bien documentée en Europe, peu de données environnementales et climatiques à haute résolution existent pour étudier la variabilité rapide au cours du dernier interglaciaire (130-70 ka, MIS 5) et de l’avant-dernière période glaciaire (~190-130 ka, MIS 6). Par ailleurs, le sud-ouest méditerranéen est une région clé car très sensible aux oscillations climatiques rapides (Combourieu-Nebout et al., 2002 ; Fletcher & Sánchez Goñi, 2008). La région est également considérée comme un refuge climatique pour les groupes humains paléolithiques, et notamment pour les derniers Néandertaliens (Finlayson et al., 2006).

2Cette thèse propose d’apporter de nouvelles données pour reconstruire les variations climatiques et environnementales rapides entre 200 et 30 ka en Méditerranée occidentale, et de les confronter aux données archéologiques disponibles pour Néandertal et les premiers Sapiens. Le matériel d’étude provient d’une longue carotte sédimentaire marine prélevée sur le site ODP 976 au sud de l’Espagne en Mer d’Alboran (fig. 1) et dont la partie supérieure a enregistré les changements climatiques des derniers 200 ka.

Fig. 1 : Localisation de la carotte d’étude ODP 976, ainsi que des principaux sites archéologiques en Méditerranée occidentale datés pendant le GS9 (par la méthode du radiocarbone, incertitude à 95% comprise) et contribuant au débat sur la transition du Paléolithique moyen à supérieur (Charton et al., 2025). Fig. 1: Location of the study site ODP 976 and the main archaeological sites in the western Mediterranean radiocarbon dated during GS9 (95% confidence) and relevant for the debate on the middle to upper Palaeolithic transition (Charton et al., 2025).

Agrandir Original (png, 3,2M)

1/ Abri Castanet, 2/ Abri Pataud, 3/ Abric Romaní, 4/ Abrigo del molino, 5/ Aguilón P7, 6/ Brassempouy, 7/ Carihuela, 8/ Cassenade, 9/ Chauvet, 10/ Chauverie, 11/ Cova del Gegant, 12/ Cova Eiros, 13/ Cova Foradada, 14/ Covalejos, 15/ Cueva Antón, 16/ Cueva Morin, 17/ Divjie Babe, 18/ El Castillo, 19/ El Conde, 20/ Els Canyars, 21/ Esquicho-Grapaou, 22/ Fosselone, 23/ Gatzarria, 24/ Gorham, 25/ Grotta Breuil, 26/ Grotta del Cavallo, 27/ Grotta della Cala, 28/ Grotta di Castelcività, 29/ Grotta di Fumane, 30/ Grotte du Bison, 31/ Grotte du Portel Ouest, 32/ Grotte du Renne, 33/ Grotte XVI, 34/ Gruta do Caldeirao, 35/ Higueral la Valleja, 36/ Isturitz, 37/ La Boja, 38/ La Ferrassie, 39/ La Güelga, 40/ La Quina, 41/ Labeko Koba, 42/ Lapa do Picareiro, 43/ L’Arbreda, 44/ Le Piage, 45/ Le Prissé, 46/ Los Toros, 47/ Malladetes, 48/ Mandrin, 49/ Mezzena, 50/ Mira Nascente, 51/ Mollet 1, 52/ Mujina Pećina, 53/ Pego do Diablo, 54/ Peña Miel 1, 55/ Riparo Bombrini, 56/ Riparo Mochi, 57/ Saint-Césaire, 58/ Serino, 59/ Sopeña, 60/ Teixoneres, 61/ Trou de la mère Clochette, 62/ Velika Pećina, 63/ Zafarraya.

Liz Charton

3L’analyse palynologique a permis de reconstituer l’évolution du couvert végétal régional dans le sud-ouest méditerranéen, à travers une approche à haute résolution temporelle, en moyenne tous les 250 ans, grâce à une séquence de 752 échantillons qui couple les nouvelles données avec les études précédentes (Combourieu-Nebout et al., 2002, 2009). Plusieurs méthodes de reconstructions climatiques à partir du pollen ont également été appliquées afin de quantifier les changements de températures et de précipitations annuelles et saisonnières sur la période d’étude. Ces méthodes incluent deux approches couramment utilisées, la technique des analogues modernes (MAT) et la Weighted-Averaging Partial Least Squares (WA-PLS), ainsi que deux méthodes récentes basées sur les réseaux de neurones (Boosted regression Trees et Random Forest). Enfin, les nouvelles données de pollen et de reconstructions climatiques ont pu être couplées à des données inédites de composition minéralogique d’argiles à très haute résolution (renseignant sur les principaux courants atmosphériques passés), ainsi que d’isotopie de l’oxygène à partir de foraminifères planctoniques (renseignant sur les températures des eaux de surface). Les résultats obtenus permettent pour la première fois de confronter les données archéologiques avec les données environnementales et climatiques multiproxys à haute résolution dans la région entre le MIS 6 et le MIS 1 (fig. 2).

Fig. 2 : Comparaison des dynamiques de populations humaines en Europe occidentale (fossiles humains et typologie d’industries lithiques) depuis 200 000 ans avec les principales données environnementales et climatiques de la carotte ODP 976. Fig. 2: Comparison of population dynamics in western Europe (human fossils and lithic technology) since 200 000 years with the main environmental and climatic data from ODP site 976.

Agrandir Original (jpeg, 1,2M)

(a) Précipitations annuelles. (b) Températures annuelles reconstruites à partir du pollen, moyenne des quatre méthodes utilisées. (c) Abondance du pollen de végétation de steppe et semi-désert, avec les principaux évènements froids et secs identifiés : HS (stadiaires de Heinrich, Lisiecki & Stern, 2016), C27b & C25 (évènements froids de l’Atlantique Nord, Tzedakis et al., 2018) et YD (Younger Dryas). (d) Abondance du pollen de forêt tempérée et méditerranéenne. (e) Abondance minéralogique de la palygorskite, indicatrice des apports atmosphériques de poussières du Sahara (analyses : V. Bout-Roumazeilles). (f) Courbe des isotopes planctoniques de l’oxygène (Grafenstein et al., 1999 ; Jiménez-Amat & Zahn, 2015, et données inédites de R. Zahn). (g) Courbe isotopique de référence du Groënland, ayant servi à établir le modèle d’âge de la carotte ODP 976 pour le dernier cycle climatique grâce à la chronologie des interstadiaires (tirets rouges, Barker et al., 2011 ; Rasmussen et al., 2014).
(a) Précipitations annuelles. (b) Températures annuelles reconstruites à partir du pollen, moyenne des quatre méthodes utilisées. (c) Abondance du pollen de végétation de steppe et semi-désert, avec les principaux évènements froids et secs identifiés : HS (stadiaires de Heinrich, Lisiecki & Stern, 2016), C27b & C25 (évènements froids de l’Atlantique Nord, Tzedakis et al., 2018) et YD (Younger Dryas). (d) Abondance du pollen de forêt tempérée et méditerranéenne. (e) Abondance minéralogique de la palygorskite, indicatrice des apports atmosphériques de poussières du Sahara (analyses : V. Bout-Roumazeilles). (f) Courbe des isotopes planctoniques de l’oxygène (Grafenstein et al., 1999 ; Jiménez-Amat & Zahn, 2015, et données inédites de R. Zahn). (g) Courbe isotopique de référence du Groënland, ayant servi à établir le modèle d’âge de la carotte ODP 976 pour le dernier cycle climatique grâce à la chronologie des interstadiaires (tirets rouges, Barker et al., 2011 ; Rasmussen et al., 2014).

Liz Charton

4Les résultats permettent d’évaluer pour la première fois dans la région la variabilité environnementale rapide au cours de l’avant-dernière période glaciaire (MIS 6), période encore très peu étudiée (Charton et al., 2026). Trois grandes phases climatiques distinctes ont été identifiées, dont une phase centrale particulièrement froide et aride entre 165 et 145 ka. L’étude a également mis en évidence l’absence d’oscillations climatiques millénaires semblables à celles décrites durant la dernière période glaciaire, à l’exception du H11 (~ 136-129 ka), évènement très aride contemporain de la terminaison glaciaire II. Les données archéologiques sur cette période sont très fragmentaires et présentent des incertitudes de datation élevées, mais démontrent la persistance d’une mosaïque de cultures matérielles associées à Néandertal en Méditerranée occidentale à travers la coexistence d’industries du Paléolithique inférieur (industries à larges bifaces) et du Paléolithique moyen initial (caractérisées par le débitage Levallois). La fin du MIS 6 et tout particulièrement le H11 sont marqués par des conditions climatiques particulièrement rudes dans la région: cette observation soutient l’hypothèse d’une crise majeure à la fin du MIS 6 pour les populations Néandertaliennes « anciennes » (Sánchez-Yustos & Diez-Martín, 2015). Cette hypothèse est cohérente avec les résultats obtenus par des approches de modélisation de niche (Yaworsky et al., 2024), ainsi qu’avec les données génétiques qui suggèrent un remplacement de population en Europe occidentale à la transition entre le MIS 6 et le MIS 5 (Peyrégne et al., 2019). L’hypothèse est avancée que cette crise ait pu catalyser l’abandon des technologies du Paléolithique inférieur dans la région.

5Un intérêt tout particulier est porté dans la thèse à la Terminaison glaciaire II (~ 136-130 ka), décrite à très haute résolution dans l’enregistrement multi-proxy de la carotte ODP 976 et englobant le complexe du HS11 ainsi que la transition vers l’interglaciaire du MIS 5. Cette fenêtre temporelle revêt un intérêt majeur pour comprendre l’intrication des mécanismes orbitaux et suborbitaux à l’œuvre dans la déglaciation. D’un point de vue stratigraphique, l’enregistrement multi-proxy de la carotte ODP 976 permet également d’enrichir la discussion concernant la future définition d’un stratotype de référence pour la transition Pléistocène moyen et le Pléistocène supérieur.

6La thèse a également apporté de nouvelles données sur le dernier cycle climatique, entre 130 et 11 ka ans avant le présent, incluant le dernier interglaciaire et la dernière période glaciaire. Les résultats ont mis en évidence une instabilité climatique chronique dans la région depuis 130 ka, avec une augmentation progressive de l’amplitude des changements abrupts au cours de l’entrée en glaciation. L’enregistrement minéralogique met en évidence l’importance des apports de poussière de Sahara (et particulièrement de la palygorskite) à la transition entre le MIS 5 et le MIS 4. Le HS6 (~62-59 ka), le HS5 (~ 49-47 ka) et le HS4 (~ 40-38 ka) se démarquent clairement dans la séquence par leur caractère extrême, froid et aride, marqués par les pourcentages les plus élevés de végétation de steppe et semi-désert. Le croisement avec les données archéologiques a mis en relation l’expansion et la stabilisation des populations néandertaliennes ainsi que de leurs caractères morphologiques avec les conditions climatiques tempérées du dernier interglaciaire, en accord avec les données génétiques (Vernot et al., 2021). La diversification progressive des comportements observée au cours des MIS 4-3 s’inscrit dans un contexte environnemental marqué par la progression glaciaire et une instabilité climatique croissante, avec des épisodes stadiaires de plus en plus marqués: cette observation soutient l’hypothèse d’une dynamique active de repli et d’expansions successives des populations néandertaliennes, ainsi que de potentiels remplacements de populations comme suggéré par les données génétiques (Dalén et al., 2012 ; Fotiadou et al., 2026 ; Hajdinjak et al., 2018) .

7Enfin, la thèse a permis d’affiner la résolution des données paléoenvironnementales sur une courte fenêtre chronologique comprise entre 41 et 34 ka, période au cours de laquelle les derniers néandertaliens sont remplacés par Homo sapiens (Charton et al., 2025). Les nouvelles données à haute résolution permettent de reconstituer l’expansion rapide de la végétation steppique et semi-désertique dans la région pendant le HS4, ainsi que la chute brutale des précipitations (-100 à -350 mm/ an selon les méthodes) et des températures annuelles (- 5 à - 10°C) en moins de 500 ans. Une dynamique en trois phases est décrite dans l’enregistrement du site OPD 976 au cours du GS9, en accord avec les données du Groënland et d’autres enregistrements en Méditerranée (Fletcher & Sánchez Goñi, 2008 Guillevic et al., 2014), la phase principale correspondant au maximum de froid et d’aridité, marqueur principal du HS4. Une synthèse régionale paléoenvironnementale et archéologique montre que la région du sud-ouest méditerranéen a été particulièrement affectée par la sécheresse pendant le H4, et que le nombre de sites archéologiques associés à Néandertal en Méditerranée occidentale et centrale diminue brutalement après 40 ka. L’amplitude des incertitudes de datation ne permet cependant pas encore d’établir la chronologie exacte des derniers Néandertaliens dans la région.

8En conclusion, les travaux de thèse ont permis d’obtenir une nouvelle séquence paléoenvironnementale de référence à haute résolution pour le sud-ouest méditerranéen couvrant 200 ka qui s’inscrit dans un projet plus large couvrant bientôt 1,2 million d’années. Tout au long de la période d’étude, la région s’est montrée très sensible aux influences climatiques de l’océan Atlantique et du Sahara, spécificité régionale bien mise en évidence par une comparaison avec les autres longues séquences méditerranéennes couvrant 200 ka. Malgré cette grande sensibilité, le sud-ouest méditerranéen semble avoir constitué un refuge climatique pour Néandertal au cours des deux dernières périodes glaciaires. Les évènements climatiques les plus extrêmes traversés par les populations néandertaliennes ont été identifiés dans la séquence, correspondant aux HS11, HS6, HS5 et HS4, marqués par des conditions climatiques régionales particulièrement arides. Les résultats de la thèse soutiennent l’hypothèse d’une dynamique active de replis et d’expansions répétés des populations néandertaliennes au cours des oscillations climatiques rapides du dernier glaciaire. Le HS4, couplé à l’arrivée des premiers Homo sapiens, a pu représenter un facteur supplémentaire de déstabilisation pour des populations déjà vulnérables face à une instabilité climatique croissante. Cette thèse a ainsi contribué à étayer les hypothèses concernant l’extinction de Néandertal, tout en mettant en avant à la fois la sensibilité et la résilience des populations humaines préhistoriques face aux évènements climatiques extrêmes dans le passé.