Humain ou non-humain ? Approche histologique et protéomique à l’identification de restes osseux brûlés et fragmentés

Human or non-human? A histological and proteomic approach for the identification of burnt and fragmented bone remains

• Auteur / Autrice : Frédérique Lagacé
• Direction : Pascal Adalian, Aurore Schmitt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie santé. Recherche clinique et santé publique
• Date : Soutenance le 29/03/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Anthropologie bio-culturelle, droit, éthique et santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Dominique Piercecchi-Marti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Rottier, Michelle Drapeau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Alunni-Perret, Sandrine Costamagno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système de Havers

Troubles somatosensoriels

Protéines morphogénétiques osseuses

Histomorphométrie

Mots clés libres

Histomorphométrie

Histomorphologie

Protéines osseuses

Altération thermique

Histomorphometry

Histomorphology

Bone protein

Heat-Induced modification

Résumé

Étant la première étape de la démarche anthropologique, l’identification de l’origine humaine ou non-humaine est fondamentale autant pour les cas médico-légaux que pour l’interprétation des pratiques funéraires en archéologie. Dans un premier temps, ce travail vise à explorer en détail les changements histomorphométriques des systèmes haversiens exposés à différentes températures. À l’aide de 736 coupes histologiques réalisées en miroir sur un corpus humain et non-humain, un rétrécissement significatif de l’ostéon à 700°C a été noté, entrainant sa déformation et celle du canal haversien. Ces modifications structurelles sont en adéquation avec les grands changements physico-chimiques. Des différences significatives qualitatives et quantitatives entre le tissu haversien humain et non-humain ont été constatées sur l’ensemble des températures. Ces différences ont mené à l’élaboration d’une méthode d’identification basée sur un algorithme de forêt aléatoire permettant une fiabilité à plus de 98%. Cette méthode permet de répondre à la variabilité histomorphométrique intra-osseuse et convient mieux à l’identification des fragments. Une approche protéomique a été explorée dans le quatrième volet. Par la caractérisation des protéines osseuses, il a été possible d’identifier le taxon des échantillons non-brûlés et ceux chauffés à 200°C pendant 30 et 60 min. Cette approche est prometteuse pour une utilisation sur des os peu chauffés. Dans le dernier chapitre, l’identification de fragments osseux provenant d’un incendie a permis de confronter ces deux approches. Ce travail enrichie et contribue au progrès des recherches axées sur l’identification des restes osseux en anthropologie.

As the first step of the anthropological process, the identification of the human or non-human origin is fundamental for forensic cases and the interpretation of funerary practices in archaeology as well. This work aims to explore in detail the histomorphometric changes of Haversian systems exposed to different temperatures. Using 736 histological cross-sections taken in mirrors of each other on human and non-human samples, it was possible to demonstrate a significant shrinkage of the osteon at 700°C, leading to the deformation of its structure and the Haversian canal. These structural modifications are in line with the major physicochemical changes observed at high temperatures. Significant differences between human and non-human Haversian tissue from a qualitative and quantitative point of view were observed over the whole temperature range. These differences led to the development of an identification method based on a random forest algorithm that provides precision over 98%. This method address the intra-bone variability and to be more suitable for fragment identification. A proteomic approach was also explored in the fourth part of this work. By characterizing the proteins contained in bones, it was possible to identify with certainty the taxon of unburned samples and those heated at 200°C for 30 and 60 minutes. This approach is extremely promising for use on bones heated at low temperatures. In the last chapter of this work, the identification of bone fragments from a domestic fire in a residence allowed us to compare these two approaches. This work enriches and contributes to the progress of research focused on the identification of bone remains in anthropology.