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archéologie

Mémoires d'outre-tombe : les fouilles de Torre Vergata
Mémoires d'outre-tombe : les fouilles de Torre Vergata

Par la mise au jour et l'analyse des vestiges de l'activité humaine, l'archéologie permet non seulement d'étudier les civilisations anciennes mais aussi d'entrevoir l'environnement écologique et l'évolution des processus culturels des périodes les plus reculées.

Genèse d'une science humaine

C'est au xviiie s. que sont établies les premières bases techniques de l'archéologie, grâce au comte de Caylus et à J. Winckelmann. Les découvertes d'Herculanum (1738) et de Pompéi (1748) provoquent un regain d'intérêt pour l'Antiquité, et, en réaction à l'exubérance de l'art baroque, Winckelmann vante le classicisme de la Grèce et prône la théorie du « beau idéal », qui sera à l'origine du néoclassicisme.

Au xixe s., l'archéologie s'organise. Jacques Boucher de Crèvecœur de Perthes (1788-1868), prévoyant la très grande ancienneté de l'homme, annonce la préhistoire, alors que les déchiffrements des hiéroglyphes par Champollion, en 1822, ou ceux du cunéiforme par sir Henry C. Rawlinson (1810-1895) ouvrent la voie respectivement à l'égyptologie et à l'archéologie orientale.

Les descriptions, les dessins ou les photographies que les voyageurs rapportent de leurs lointains périples attisent encore la curiosité. L'intérêt pour le passé ne cesse de croître avec la mise au jour de grandes cités de l'Antiquité : Troie par H. Schliemann, Nimroud par sir Austen Henry Layard (1817-1894), ou encore la capitale de Sargon II d'Assyrie (Dour-Sharroukên, actuelle Khursabad) par le Français Paul Émile Botta (1802-1870). Ce sont autant de découvertes qui vont amener la création des grands instituts de recherche européens (école française d'Athènes en 1846, école française de Rome en 1874, Institut allemand d'archéologie en 1871, Institut français du Caire en 1879…). Malgré la quête forcenée de l'objet esthétique et l'enrichissement de quelques grands musées apparaissent les premières mesures de protection des monuments après leur dégagement, illustrées par Mariette en Égypte.

L'archéologie scientifique

Au xxe s., l'archéologie devient une discipline à part entière, soutenue par une législation et un enseignement. Le travail archéologique comprend quatre stades principaux : la prospection, la fouille, l'étude du matériel qui mène à son interprétation et, enfin, la publication.

La détection et la prospection

Certaines découvertes sont dues au hasard (grottes de Lascaux, manuscrits de la mer Morte) ou à l'activité humaine (travaux agricoles, chantiers publics). D'autres résultent d'un travail systématique de détection, qui s'effectue en observant les anomalies du terrain, les variations de croissance de la végétation, ou en repérant les vestiges. La photographie aérienne et la prospection par satellite permettent de déceler des structures enfouies en se fondant sur les différences de couleur qu'elles révèlent. D'autres moyens de prospection géophysique, qui tiennent compte de la résistivité des sols ou du magnétisme terrestre, sont aussi utilisés.

La fouille

Elle fait appel à des moyens divers, qui vont du bulldozer au scalpel et à la petite brosse. Il ne s'agit pas seulement de recueillir des objets, mais surtout d'observer le sol archéologique, en tenant compte d'accidents qui ont, ici ou là, bouleversé le terrain, de comprendre les rapports éventuels des objets entre eux, et de repérer toute forme de traces, que ce soient celles qu'a laissées un pied humain, un outil disparu ou un repas à l'emplacement d'un foyer. Dans les années 1930, sir Mortimer Wheeler avait rendu systématiques le découpage des zones de fouilles en carrés et le relevé des coupes stratigraphiques pour étudier la succession des différentes périodes d'occupation d'un site.

En passant d'une couche archéologique à l'autre, le fouilleur détruit au fur et à mesure les données inscrites dans le sol. Son observation minutieuse, complétée de dessins et du recours à la photogrammétrie, est donc indispensable. L'élaboration ultérieure de la chronologie se fera en partie grâce à la stratigraphie.

Les fouilles sous-marines, qui sont subordonnées à l'utilisation d'un matériel performant (navires de surface équipés de sondeurs, submersibles, scaphandres autonomes), se développent depuis les années 1950. L'un des plus grands chantiers du monde est celui d'Alexandrie, afin de retrouver les restes du célèbre phare.

L'étude, l'interprétation et la sauvegarde

Elles consistent aussi bien à comprendre un processus de fabrication ou d'utilisation qu'à connaître les activités humaines des sociétés disparues, des plus quotidiennes et banales à celles, plus intimes, qui relèvent de comportements socio-économiques ou de rituels et de croyances. La recherche archéologique peut alors être menée de front avec la recherche ethnologique, comme l'ont montré les travaux d'André Leroi-Gourhan.

Divers procédés physico-chimiques sont mis en œuvre, par exemple pour analyser des minéraux, et situer ainsi un lieu de production qui peut être parfois très éloigné du lieu de découverte ; il est dès lors possible de mettre en évidence un échange économique. On peut aussi rendre compte de techniques de fabrications céramiques ou métallurgiques, tandis que la palynologie (étude des pollens) révèle l'environnement naturel et facilite l'approche de l'écosystème. Le recours à l'informatique permet, d'une part, d'aboutir à des typologies beaucoup plus fines et, d'autre part, d'ordonner et de croiser quantité d'informations.

La datation est le préalable à toute étude ou interprétation. En présence de sources écrites, l'archéologue peut procéder par comparaison entre celles-ci et les données qu'il a recueillies. Mais aujourd'hui son travail est là aussi fortement soutenu par les sciences physico-chimiques (mesure du taux de carbone radioactif ou « carbone 14 » ; mesure du fluor dans les ossements, etc.), associées à la dendrochronologie (étude des anneaux de croissance des arbres) ou encore à la thermoluminescence (qui permet d'évaluer la date de cuisson d'une céramique ou d'une argile).

La sauvegarde s'exerce de plusieurs façons : déplacement d'un monument (Abou Simbel), anastylose (bibliothèque de Celsus à Éphèse), protection d'un gisement (Pincevent [Seine-et-Marne]), conservation d'un ensemble (Lascaux).

La publication

Après la campagne de fouilles, ce qui a été étudié va souvent être détruit, soit pour atteindre des strates inférieures, soit lors de fouilles de sauvetage préalables à des constructions. Aussi la description exacte du sol archéologique et des objets recueillis, associée au travail de synthèse, devient-elle l'unique témoignage d'un moment de l'existence humaine. Les données archéologiques servent alors aux recherches menées dans d'autres disciplines : anthropologie, histoire, biologie, géologie, climatologie.

L'archéologie génétique

Depuis une dizaine d'années, la mise en évidence de la persistance de l'ADN dans les restes anciens a ouvert de nouvelles voies de recherche. En effet, l'analyse d'ADN extrait de divers restes organiques offre à l'heure actuelle une très grande diversité de champs d'applications allant des problèmes historiques aux problèmes archéologiques et paléontologiques. Des méthodes de plus en plus performantes se mettent en place pour pallier les problèmes spécifiques de l'analyse de l'ADN ancien. Peu à peu l'approche moléculaire viendra probablement s'insérer de façon régulière parmi le cortège de données recueillies pour la compréhension des gisements archéologiques et paléontologiques.

Au cours du temps, l'ADN se dégrade mais persiste

Dans un premier temps la preuve de la persistance de l'ADN après la mort d'un organisme a été démontrée à partir de substrats tels que les momies, et plus particulièrement les momies égyptiennes. C'est ainsi que Svante Pääbo a, pour la première fois en 1984, réussi à extraire de l'ADN à partir de ces tissus, pour lesquels les conditions de conservation sont si particulières. Depuis, les restes les plus divers, tels que les animaux taxidermisés, les ossements et les dents fossiles, les parchemins, l'ambre et même les peintures rupestres, se sont révélés être des substrats dans lesquels la molécule porteuse du patrimoine génétique pouvait être préservée à travers le temps.

Dès la mort d'un individu, plusieurs phénomènes agissent de concert et endommagent la molécule d'ADN. Il s'agit, d'une part, de l'autolyse (action des enzymes endogènes du cadavre) et de l'action des micro-organismes. Plus tard, une action chimique (par hydrolyse et oxydation) provoque des mutations et la coupure des brins de la molécule d'ADN. Ces facteurs de dégradation sont plus ou moins actifs en fonction du milieu, et certaines variables environnementales, telles que le pH, la température et la présence d'eau, ont une influence certaine. Par exemple, l'hydrolyse de la liaison entre les bases azotées et les sucres de la molécule d'ADN est fortement favorisée par les milieux acides. À l'inverse, certains facteurs environnementaux peuvent ralentir ou même contrebalancer les altérations de la molécule. Ainsi, des environnements très secs et très chauds (les déserts), ou froids et secs (les glaces), ou encore saturés d'humidité (les tourbières) sont des environnements très propices à la conservation de l'ADN. Cela probablement parce que l'hydrolyse et l'oxydation y sont faibles. Dans un substrat tel que l'ambre, les restes inclus sont soumis à des conditions si particulières que l'animal ou le végétal englué se retrouve dans une véritable gangue qui le protège de l'humidité et de l'oxygène. L'ambre représente donc un véritable coffre-fort à ADN, ayant permis les records temporels de récupération de l'ADN (jusqu'à 130 millions d'années!). Donc, plus que le temps, c'est le milieu de conservation qui influence la préservation de l'ADN.

Cependant, si certains environnements très particuliers engendrent des situations tout à fait exceptionnelles pour la conservation de l'ADN, la plupart des échantillons retrouvés (en particulier les os et les dents, qui sont les restes fossiles les plus nombreux) sont soumis à des conditions beaucoup plus banales. Dans un tel contexte, la découverte en 1985 de la technique de la PCR (pour Polymerase Chain Reaction) a complètement révolutionné l'étude de l'ADN ancien. En effet, cette technique permet d'amplifier de façon exponentielle un fragment d'ADN donné à partir, en principe, d'une seule molécule. Ainsi les infimes quantités d'ADN persistant encore dans des fossiles peuvent être « recopiées », amplifiées, puis détectées et révélées. L'ADN est ainsi obtenu en quantité suffisante pour qu'il soit alors analysable comme tout autre ADN moderne, par les techniques courantes de biologie moléculaire.

Cependant, le revers de la médaille est que, la PCR étant une technique hypersensible, son utilisation pour la récupération d'ADN ancien est très délicate. En effet, un tout petit peu d'ADN moderne peut contaminer soit les préparations d'ADN ancien lors de l'analyse au laboratoire, soit les ossements eux-mêmes, lors des fouilles. Or, l'ADN ancien endogène est, nous l'avons vu, très dégradé et chimiquement modifié : il représente donc un très mauvais substrat pour la réaction de PCR, qui « choisira » de recopier la molécule moderne contaminante. Ce problème est crucial pour l'étude des restes humains, qui peuvent être contaminés, par exemple, par les fouilleurs. En ce qui concerne les restes animaux, le problème est moins grave car on peut distinguer le contaminant humain et l'ADN endogène, dans la mesure où les séquences nucléotidiques permettent de faire la discrimination entre les espèces. Des techniques spécifiques de décontamination, d'extraction et de contrôle doivent donc être rigoureusement appliquées dans ce type d'analyse.

L'ADN fossile étant dégradé en petits fragments, ce ne sont pour le moment que de petites portions du génome qui peuvent être analysées, et essentiellement des portions répétées ou provenant du génome mitochondrial. En effet, puisque ces séquences sont présentes en un grand nombre de copies par cellules, il y a plus de chance que l'une d'entre elles passe le crible du temps.

Malgré ces handicaps, l'« outil génétique » s'insère petit à petit dans l'analyse de problèmes historiques ou dans la compréhension des gisements archéologiques.

Relations de parenté et identification d'individus

Le typage moléculaire caractérise un individu (donc tout fragment osseux) par son empreinte génétique, laquelle est unique, et permet donc de le différencier des autres individus. Outre la reconnaissance individuelle, le typage permet de retrouver si des liens de parenté unissent des individus. Dans tous les cas, le système de typage sera basé sur des séquences très variables d'un individu à un autre : par exemple, la région de contrôle de la réplication de l'ADN mitochondrial, qui, chez l'homme, possède deux zones hypervariables. Les travaux menés sur la famille Romanov ont utilisé ce système. Ainsi, la comparaison de l'ADN mitochondrial extrait de plusieurs squelettes provenant d'une tombe d'Ekaterinbourg avec celui de la famille royale d'Angleterre (famille parente selon la lignée maternelle) a permis de prouver qu'il s'agissait bien de la tombe du tsar Nicolas II et de sa famille. Au sein des gisements archéologiques, on connaît de nombreuses sépultures collectives, de l'époque néolithique, par exemple, dans lesquelles la répartition des corps est très structurée. Quelle est la nature de la sélection des corps regroupés ? Serait-elle de type familial ? De même, lorsque l'on retrouve un squelette de jeune enfant à côté de celui d'une femme adulte, s'agit-il d'une mère avec son enfant ? Dans les années à venir l'analyse génétique des ossements permettra de conclure. En effet, l'ADN mitochondrial n'est transmis à la descendance que par la mère et donc ne subit pas de recombinaison. Un enfant a ainsi le même type d'ADN mitochondrial que sa mère, et les relations de parenté peuvent ainsi être suivies selon les lignées maternelles. Sur l'île de Kyushu, au Japon, le site archéologique de Hanaura, vieux de plus de deux mille ans, a livré 29 squelettes. Parmi ceux-ci, 4 étaient regroupés et topographiquement séparés des 25 autres sépultures. L'analyse de leur ADN mitochondrial a permis d'exclure toute relation de parenté directe entre eux, laquelle aurait éventuellement expliqué une inhumation distincte. On ne peut cependant pas exclure qu'ils soient des membres distants du même groupe familial, cousins ou descendants en lignée paternelle de plusieurs générations… Cet exemple illustre bien les promesses, mais aussi les limites, de ce type d'analyse.

Détermination du sexe

La détermination du sexe grâce à l'analyse génétique des os est une des applications les plus attractives de l'archéologie moléculaire. Sur des critères anatomiques, il n'est en effet pas toujours simple de faire une diagnose sexuelle. Seuls les os du bassin et les os du crâne permettent de déterminer le sexe d'un squelette avec une bonne fiabilité. La détermination moléculaire du sexe, elle, peut être réalisée à partir de n'importe quel os, même très fragmentaire.

Deux systèmes peuvent être mis à profit, soit l'amplification de séquences spécifiques du chromosome Y, soit l'amplification du gène de l'amélogénine.

Dans le premier cas, il s'agit d'amplifier une courte séquence (nommée DYZI) qui a la particularité d'être présente au nombre de 500 à 8 000 copies sur le chromosome Y. Ainsi, l'obtention par PCR de cette courte région de 154 paires de bases (structures unitaires de l'ADN ; au nombre de quatre, elles s'apparient de façon spécifique) permet d'affirmer que l'individu est de type masculin (XY). En raison de problèmes techniques spécifiques de l'ADN ancien (inhibiteurs de la PCR purifiés avec l'ADN) de faux négatifs sont parfois décelés avec cette méthode, aussi l'utilisation du gène codant l'amélogénine est d'une bien meilleure discrimination. Ce gène permet de livrer par PCR des fragments dont la taille (et non pas la présence ou l'absence) varie en fonction du sexe. Ainsi on obtient un fragment de 106 paires de bases pour le chromosome X et de 112 paires de bases pour le chromosome Y, donc une excellente diagnose sexuelle. Par cette méthode, utilisée pour l'analyse de 26 squelettes de nourrissons du gisement d'Ashkelon en Israël, une équipe a démontré qu'à l'époque prébyzantine les sacrifices des garçons étaient plus nombreux que ceux des filles, selon le statut social des parents.

Paléopathologie

Pour les paléopathologistes, la récupération d'ADN à partir de restes anciens représente une aubaine. Certaines maladies sont parfois repérables sur les ossements, parce que les os ou les tissus momifiés sont affectés de lésions et dystrophies caractéristiques. Cependant, par PCR, des agents pathogènes, tels que des virus, des bactéries ou des oncogènes activés, par exemple, normalement non repérables, peuvent être détectés.

L'existence de la tuberculose à la période précolombienne en Amérique du Sud est un sujet de controverse depuis fort longtemps. Des séquences spécifiques répétées du génome de Mycobacterium tuberculosis (le microbe incriminé) ont été recherchées par PCR dans une momie péruvienne naturelle de mille ans ; et leur présence a été démontrée. Cela représente la preuve la plus spécifique de la présence de la tuberculose avant l'arrivée de Christophe Colomb dans le Nouveau Monde.

L'histoire des maladies génétiques peut également être abordée. Pour la première fois des chercheurs viennent d'identifier dans des restes fossiles, la présence à l'état homozygote d'une mutation responsable de la thalassémie. Ce travail a été réalisé à partir d'un squelette d'enfant de l'époque ottomane, qui présentait des épaississements importants au niveau du crâne, typiques de lésions thalassémiques.

Interdisciplinarité

La génétique des populations, l'étude des migrations humaines, les phénomènes de domestication d'espèces animales ou végétales sont d'autres champs de recherche pour lesquels l'extraction et l'analyse de l'ADN ancien permettent d'apporter des données nouvelles. Dans les sujets originaux actuellement en cours, mentionnons l'étude des parchemins de la mer Morte. L'analyse génétique des fragments de parchemins a déjà permis de montrer qu'ils sont en fait issus de plusieurs espèces animales, dont des chèvres domestiques. Par la suite, l'étude de la variabilité des séquences d'ADN issues des différents fragments de parchemins va permettre de savoir s'ils ont tous été écrits dans la même localité (à partir du même troupeau) ou, au contraire, s'ils représentent une somme de contributions provenant de régions géographiques plus éloignées…

Rôle des variables environnementales sur les facteurs de dégradation de l'ADN fossile

Dans les cellules vivantes, des mécanismes de dégradation chimique de la molécule d'ADN, tels que l'hydrolyse et l'oxydation, existent mais sont compensés par des mécanismes spécifiques de réparation. En revanche, dès la mort, les dommages subis par l'ADN s'accumulent. Deux types de mécanismes vont agir : d'abord, et sans doute très rapidement, une action enzymatique, soit causée par les enzymes endogènes du cadavre, soit à la suite de l'action des micro-organismes qui dégradent ce cadavre ; ensuite, plus lentement, une action chimique qui altère les molécules d'ADN restantes. Certains facteurs environnementaux peuvent cependant ralentir ou, parfois même, contrebalancer la dégradation et les modifications chimiques altérant la molécule d'ADN au cours du temps. Ainsi, l'hydrolyse de la liaison base-désoxyribose de la molécule d'ADN est fortement favorisée par les acides. Donc, un environnement avec un pH alcalin réduira très fortement la dégradation par hydrolyse de la molécule d'ADN. C'est, par exemple, ce qui se produit pour les momies égyptiennes, où les sels de natron sont fortement basiques. Les basses températures ont une action importante, car elles abaissent fortement les dégradations chimiques (hydrolyse et oxydation) mais aussi l'action des enzymes du cadavre (autolyse) ou des micro-organismes.

L'archéologie industrielle

L'archéologie industrielle est une discipline née en Grande-Bretagne au lendemain de la Seconde Guerre mondiale et qui a pour objet l'étude des sites et des produits de l'industrie moderne. L'attention portée à l'histoire des matériels et des procédés industriels est directement issue des bouleversements technologiques contemporains et de la disparition des usines, de l'outillage et des méthodes de production apparues avec la révolution industrielle du xviiie s.

Les spécialistes français de l'archéologie industrielle étendent leur domaine à l'ensemble des moyens techniques mis en œuvre par l'homme, du moulin à eau et à vent aux manufactures de Colbert et aux carreaux de mine abandonnés.

L'engouement récent pour l'archéologie industrielle, qui repose en Europe et aux États-Unis sur nombre d'initiatives privées, a donné naissance à une politique de réhabilitation et de réutilisation des paysages et des bâtiments industriels (Ironbridge Gorge Museum en Grande-Bretagne, forges de Buffon en France, port de Baltimore aux États-Unis) et à la création d'écomusées (le premier, en France, a été implanté au Creusot en 1971) qui assurent la conservation et l'animation des vestiges industriels en collaboration avec la population locale.

L'archéologie sous-marine

L'archéologie sous-marine révèle des structures fossilisées dans des conditions idéales de préservation. Le navire échoué (sauf s'il a été pillé par des plongeurs clandestins) nous livre sa cargaison intacte. Aucune autre source documentaire ne permet ainsi de reconstituer les courants d'échanges de l'Antiquité ou des périodes plus récentes. Chaque épave est un moment d'histoire échoué au fond des mers.

L'un des événements les plus spectaculaires dans l'histoire de l'archéologie sous-marine fut sans doute la découverte en 1900 dans la mer Égée d'un des plus beaux bronzes classiques grecs : l'éphèbe d'Anticythère. En 1907, des pêcheurs d'éponges découvrirent au large de Mahdia, en Tunisie, une exceptionnelle collection de statues de bronze et d'éléments d'architecture qui composaient la cargaison d'un navire du ier s. avant J.-C.

L'invention du scaphandre autonome permit, après la Seconde Guerre mondiale, une expansion sans précédent de l'archéologie sous-marine. Celle-ci a su développer des méthodes de prospection et de fouille adaptées : les épaves sont localisées au moyen de radars et de sonars de haute capacité, à partir de navires et de pontons spécialement équipés. Des archéologues plongeurs relèvent les épaves et leur cargaison avec la même précision que s'ils opéraient sur terre. L'archéologue américain G.F. Bass, un des premiers archéologues à plonger sur les épaves, a ainsi découvert au large des côtes méridionales de la Turquie, à Ulu Burun, un navire du xive s. avant J.-C. qui contenait des objets en provenance de presque toutes les contrées de la Méditerranée et du Proche-Orient antique.

En 1972, dans la mer Ionienne, au large de la côte sud de la Calabre, on a trouvé deux des plus belles statues de bronze léguées par l'Antiquité, les « guerriers de Riace », datant du ve s. avant J.-C. En 1999, une campagne de fouilles engagée par le Centre d'études alexandrines en collaboration avec le Centre national de la recherche scientifique depuis 1994, a permis de localiser d'autres vestiges d'Alexandrie (colonnes, chapiteaux, sphinx et colosses), ainsi que ceux du phare de la ville antique, éparpillés sur plus de deux hectares. Les récentes – et très coûteuses – techniques de recherches en eau profonde (robots, sonars ultraperfectionnés, sous-marins, etc.) permettent aujourd'hui de multiplier les découvertes archéologiques sous-marines, notamment des épaves. Ainsi, des navires marchands phéniciens mesurant 15 et 20 mètres de longs ont été découverts en 1999, gisant par 500 m de fond, au large des côtes d'Israël. Ces épaves, datant d'environ 750 avant J.-C.., seraient à aujourd'hui les plus anciennes épaves retrouvées en haute mer. En Juin 2000, une équipe internationale de plongeurs dirigée par l'explorateur français, Franck Goddio, a découvert les vestiges de deux cités antiques égyptiennes, Menouthis et Hérakleion, englouties par un glissement de terrain gigantesque provoqué par un séisme ou par une crue exceptionnelle du Nil, vers le viiie siècle de notre ère. Datant du viie ou du vie siècle avant J.-C.. et réputées pour leurs richesses et leurs œuvres d'art et temples édifiés à la gloire d'Isis, d'Osiris et d'Hercule, ces cités avaient notamment été décrites par l'historien grec Hérodote. Les premières expéditions sur le site ont révélé de nombreux temples, habitations et infrastructures portuaires en très bon état de conservation. Des statues, dont celle d'Isis en granit, une tête de pharaon et un buste du dieu Sérapis ont été extraits de la mer. La transformation du site en musée sous-marin est envisagée afin de le préserver de toute altération.