Identification histomorphologique non destructive de fragments d'os brûlés du Pléistocène supérieur par tomodensitométrie aux rayons X à la source synchrotron SPring-8

Indices anciens dans de minuscules ossements brûlés

À première vue, quelques éclats d'os gris provenant du sol d'une grotte paraissent peu enthousiasmants. Pourtant, ces fragments de la grotte de Fukui, dans le sud-ouest du Japon, brûlés autrefois dans un foyer paléolithique, contiennent des indices rares sur la façon dont les humains et les animaux partageaient le paysage japonais il y a environ 16 000 ans. Parce que les os de cette époque sont généralement détruits par des sols acides et un climat humide, chaque pièce survivante compte pour reconstituer ce que les gens chassaient et quels grands animaux avaient déjà disparu.

Une grotte qui fait le lien entre les humains et le temps

La grotte de Fukui est un site archéologique renommé dont les couches couvrent la fin de l'Âge glaciaire jusqu'aux débuts de la poterie. Dans une petite zone d'une couche datée d'environ 16 000 ans, les chercheurs ont trouvé sept minuscules fragments d'os, chacun mesurant moins d'un centimètre et fortement brûlé. Aucun os non brûlé n'a survécu dans cette couche, ce qui suggère qu'une forte chaleur a contribué à préserver ces pièces tandis que la plupart des autres restes animaux se sont dissous au fil des millénaires. Comme seules quelques fouilles paléolithiques au Japon ont livré des os d'animaux, ces charbons sont une fenêtre rare sur les créatures que les humains utilisaient à la fin de l'Âge glaciaire.

Comment analyser un os sans le casser

Ordinairement, les scientifiques identifient les os d'animaux par leur forme générale ou en les coupant en lames minces pour examiner leur structure interne au microscope. Aucune de ces méthodes n'est adaptée aux fragments fragiles, minuscules et d'importance culturelle que les musées hésitent à endommager. L'équipe s'est donc tournée vers la tomodensitométrie par rayonnement synchrotron, un type de scan CT très puissant disponible à l'installation SPring-8, dans l'ouest du Japon. Cette méthode utilise un faisceau de rayons X extrêmement lumineux et focalisé pour créer des images tridimensionnelles à très haute résolution, révélant l'architecture microscopique interne de l'os sans l'ouvrir.

Des motifs microscopiques qui pointent vers du gibier de taille moyenne

À l'intérieur des fragments brûlés, les chercheurs ont recherché des motifs de petits canaux et de couches qui diffèrent selon les groupes d'animaux. Trois pièces présentaient des champs denses de structures circulaires appelées ostéones secondaires, chacune avec un canal central, tandis qu'une quatrième affichait un motif en briques connu sous le nom d'os plexiforme. En mesurant les aires de section transversale de ces éléments et en tenant compte du léger retrait qui survient lorsque l'os est chauffé à environ 500–700 °C, ils ont pu comparer les fragments à un vaste ensemble de référence de mammifères modernes et fossiles, depuis les lapins et les singes jusqu'aux cervidés, sangliers, ours, bovins et éléphants et grands cerfs aujourd'hui disparus.

Écarter les géants et resserrer les suspects

Lorsque les mesures des fragments de Fukui ont été tracées par rapport aux données de référence, les trois fragments mesurables se situaient clairement dans la gamme des mammifères ongulés de taille moyenne tels que le sanglier, le cerf Sika, le renne et le serow japonais, et proches de certains carnivores de taille moyenne. En revanche, leurs valeurs différaient nettement de celles des humains, des éléphants et des énormes cervidés pléistocènes qui parcouraient autrefois le Japon. La présence d'os plexiforme, caractéristique de nombreux ongulés, appuie en outre l'idée que ces fragments proviennent d'un artiodactyle de taille moyenne plutôt que d'humains ou d'un très gros gibier. Bien que la méthode ne permette pas encore d'identifier précisément l'espèce de cerf ou de sanglier concernée, elle peut exclure avec assurance les géants spectaculaires souvent imaginés pour les chasses glaciaires.

Repenser la chasse de l'Âge glaciaire au Japon

Pendant des décennies, l'imagerie populaire du Japon paléolithique a mis en scène des chasseurs à la poursuite d'éléphants gigantesques et de grands cervidés. Or des découvertes récentes à travers l'archipel suggèrent que les populations dépendaient plus souvent d'animaux de taille moyenne et petite tels que cerfs, sangliers et lièvres. Les fragments de la grotte de Fukui, datés d'une époque où les plus grands mammifères avaient probablement déjà disparu, renforcent ce tableau plus sobre. Ils indiquent qu'il y a 16 000 ans, les habitants du site brûlaient et probablement consommaient des ongulés de taille moyenne plutôt que les derniers vestiges de la mégafaune.

Ce que nous apprennent ces minuscules fragments

Pour un non-spécialiste, l'étude montre comment l'imagerie sophistiquée peut extraire des informations même des restes les moins prometteurs. En utilisant des scans CT non destructifs et à haute résolution, les chercheurs ont préservé des artefacts précieux tout en obtenant des preuves sur les animaux utilisés par les humains et ceux déjà disparus. Les résultats indiquent une focalisation sur le gibier de taille moyenne plutôt que sur les énormes bêtes de l'Âge glaciaire dans cette région du Japon. À mesure que d'autres fragments de ce type seront étudiés, cette approche pourrait aider à clarifier comment les changements climatiques et la chasse humaine ont conjointement modelé la perte des grands mammifères et la transformation des relations entre humains et animaux à la fin du Pléistocène.

Citation: Sawada, J., Yoneda, M., Uesugi, K. et al. Non-destructive histomorphological identification of Late Pleistocene burned bone fragments using synchrotron radiation X-ray CT at SPring-8. Sci Rep 16, 13908 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50208-8

Mots-clés: grotte de Fukui, os brûlé, TDM synchrotron, Japon pléistocène, exploitation animale