Pyrolyse-GC/MS & Métabolomique - Développement d'une approche intégrée pour l'analyse des os archéologiques et implications pour la datation au radiocarbone
Résumé
Archaeological bones, often analyzed for chronological reconstructions, are vulnerable to contamination from the burial environment and/or preservation materials, which can compromise the integrity of the analytical data obtained. In this context, this study examines the use of pyrolysis coupled with gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC/MS) to improve the analysis of archaeological bones. Py-GC/MS requires no sample preparation and can characterize a wide range of molecules, notably by degrading macromolecules. As a result, pyrograms are produced, reflecting both native products (thermostable low molecular weight molecules) and degradation products (thermosensitive and/or high molecular weight molecules). One drawback is that these pyrograms are often complex and difficult to interpret. This is where metabolomics comes in, enabling the analysis of large, complex datasets. In this study, over 100 bone samples from various Eurasian archaeological sites, ranging from the Pleistocene to the medieval period, were analyzed by Py-GC/MS for the presence of potential contaminants. The results obtained show that this technique is highly effective in detecting such molecules. The metabolomic approach proposed here for processing Py-GC/MS data from this large panel of bone samples facilitates our interpretative capacity by offering rapid and comprehensive profiling of molecules beyond specific collagen markers, and by enabling us to select the best processing mode for each sample for subsequent chronometric analyses. More generally, the coupling of metabolomics with Py-GC/MS, by providing a holistic view of the organic molecule composition of archaeological samples and including a better understanding of the processes influencing their degradation, may lead in the future to more accurate reconstructions of “man - fauna - environment” interactions in the past.
Les ossements archéologiques, souvent analysés pour des reconstitutions chronologiques, sont vulnérables à des contaminations provenant du milieu d’enfouissement et/ou des matériaux de conservation qui peuvent compromettre l'intégrité des données analytiques obtenues. Dans ce contexte, cette étude examine l'utilisation de la pyrolyse couplée à chromatographie en phase gazeuse et la spectrométrie de masse (Py-GC/MS) dans le but d’améliorer l'analyse d’ossements archéologiques. La Py-GC/MS ne nécessite aucune préparation d'échantillon et permet de caractériser une large gamme de molécules, notamment en dégradant les macromolécules. Par conséquent, elle produit des pyrogrammes, qui reflètent à la fois des produits natifs (molécules thermostables de faible poids moléculaires) et des produits de dégradation (molécules thermosensibles et/ou de haut poids moléculaire). Un inconvénient est que ces pyrogrammes sont souvent complexes et difficiles à interpréter. C'est là qu'intervient la métabolomique qui permet l'analyse de grands jeux de données complexes. Lors de cette étude, plus de 100 échantillons osseux provenant de divers sites archéologiques eurasiens, s'étendant du Pléistocène à la période médiévale, ont été analysés par Py-GC/MS afin de mettre en évidence la présence d’éventuels contaminants. Les résultats obtenus démontrent que cette technique est très efficace pour détecter de telles molécules. L’approche métabolomique proposée ici pour le traitement des données Py-GC/MS de ce large panel d’échantillons osseux facilite notre capacité interprétative en offrant un profilage rapide et complet des molécules au-delà des marqueurs spécifiques du collagène et en permettant de sélectionner le meilleur mode de traitement de chaque échantillon pour des analyses chronométriques ultérieures. De manière plus générale, le couplage de la métabolomique avec la Py-GC/MS, en fournissant une vision holistique de la composition en molécules organiques d’échantillons archéologiques et en incluant une meilleure compréhension des processus influant sur leur dégradation, pourra conduire à l’avenir à des reconstitutions plus précises des interactions « hommes – faunes – environnements » dans le passé.