• 1 Bowen, 2010.
• 2 Ambrose, Norr, 1993 ; Clementz et al., 2009.
• 3 Balasse et al., 2002.
• 4 Shoeninger, Moore, 1992 ; Knipper et al., 2015.

1Les isotopes sont présents partout dans l’environnement et se retrouvent dans les plantes par l’intermédiaire des sédiments et de l’eau, puis dans les tissus animaux (et donc dans ceux de l’homme) à travers l’alimentation, la boisson et la respiration1. L’étude des isotopes radioactifs, comme le célèbre carbone 14 (¹⁴C) permet de dater les matériaux qui en contiennent, comme le bois, les fibres végétales (tissus) et l’os. L’analyse des isotopes stables, comme ceux du carbone et de l’azote, permet d’étudier les habitudes alimentaires d’un individu ou d’un groupe d’individus2 et de déterminer l’endroit dans lequel une personne a grandi ou vécu les 20 à 25 dernières années de sa vie3. Tous ces isotopes sont donc des éléments extrêmement utiles pour les sciences archéologiques et anthropologiques4.

• 5 Drucker, D., Bocherens, H., 2004.
• 6 Dufour et al., 2014.

3Le carbone (C) est présent dans l’air, l’eau et la terre, et est absorbé par les plantes lors de la photosynthèse, soit la transformation de la lumière du soleil en énergie utilisable5. Les différentes espèces de plantes absorbent le carbone en fonction de leurs caractéristiques spécifiques et du climat dans lequel elles vivent. Par exemple, les cellules des plantes tropicales ont des ratios isotopiques différents de celles des plantes des climats tempérés. Les animaux et êtres humains consomment des plantes. Par conséquent, le carbone peut être utilisé pour déterminer le type d’environnement dans lequel un animal ou une personne a vécu, ainsi que son régime alimentaire6.

• 7 Deniro, Epstein, 1978 ; Krueger, Sullivan, 1984.
• 8 Bocherens et al., 1999.

4L’azote (N) est aussi présent dans l’atmosphère, mais il est absorbé par les plantes par fixation. Le ratio isotopique d’azote varie entre les plantes et les animaux qui les consomment, puis entre ces derniers et les autres animaux qui les mangent. Par conséquent, les ratios isotopiques d’azote peuvent être utilisés pour déterminer la place d’un organisme dans la chaîne alimentaire (niveau trophique) : herbivore, carnivore ou omnivore7. De cette manière, un herbivore aura un collagène osseux dont la composition isotopique est enrichie par rapport à la part protéique de son alimentation. Il en est de même pour un carnivore par rapport à sa proie. L’analyse des ¹³C et ¹⁵N du collagène osseux des populations va apporter ainsi des informations sur l’environnement dans lequel elles auront puisé leurs ressources, ainsi que sur le niveau trophique auquel il appartient8.

• 9 Bowen et al., 2005.

5L’hydrogène (H) et l’oxygène (O) sont les composants de l’eau, ils sont donc présents dans l’environnement sous diverses formes9. Pour ces deux éléments, les ratios isotopiques varient en fonction de la température et du climat. Les êtres humains consomment de l’eau. Par comparaison, il est possible de déterminer si un individu a vécu dans différentes régions géographiques au cours de sa vie, ou si plusieurs individus proviennent du même endroit (et ont consommé la même eau). Bien que l’hydrogène et l’oxygène puissent être très utiles pour les études isotopiques, les techniques d’analyse sont toujours en cours de développement et les résultats doivent être interprétés prudemment.

• 10 Campbell, 1995.
• 11 Ambrose, Norr, 1993.
• 12 Le mécanisme de photosynthèse en C3 correspond au mécanisme « de base » de 95 % des plantes vertes. (...)

7Les os et les dents sont les tissus les plus fréquemment analysés, car ils sont durs et se conservent longtemps dans les contextes archéologique et médico-légal. L’os est formé de deux composants : une matrice organique majoritairement composée de collagène, et une matrice minérale inorganique composée surtout de phosphates de calcium. Le collagène est une protéine fibreuse, la plus abondante chez les mammifères10. Comme pour le cheveu, la protéine de collagène de l’os est constituée de différents atomes, notamment de carbone et d’azote, dont la composition isotopique (¹³C et ¹⁵N) est liée à celle de la part protéique de l’alimentation11. Dans la nature, les végétaux possèdent des ¹³C et ¹⁵N spécifiques à leur environnement (marin, terrestre, aride, tempéré…), leur photosynthèse (C3, C4 ou CAM)12 et leur espèce (e.g légumineuse ou non légumineuse). L’os est un tissu vivant qui se renouvelle en permanence lorsque nous grandissons et vieillissons. Cependant, ce processus est très lent, et l’os cortical dense reflète approximativement les 10 à 15 dernières années de vie d’un individu.

• 13 Macko et al., 1999 ; O’Connel, Hedges, 1999.

9Les cheveux qui sont composés de deux protéines, la kératine et le collagène, ainsi que les ongles peuvent aussi être utiles aux analyses isotopiques. Bien qu’ils soient plus fragiles que les os, ils se forment à un rythme connu et reflètent le passé récent des individus. Ils peuvent donc permettre de déterminer si un individu s’est déplacé d’une région à l’autre récemment, ou des changements alimentaires saisonniers13.