Soutenance de thèse de Frédérique LAGACE

La fragmentation et les altérations que subit l’os lors d’une exposition à la chaleur font partie des principaux obstacles à leur analyse. 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 le deuxième volet, une évaluation globale de l’approche histomorphométrique a été réalisée grâce à l’application de quatre méthodes sur des fragments osseux d’origine connue. Cette étude a permis de mettre en évidence des lacunes méthodologiques importantes et une fiabilité diminuée lors de leur utilisation sur des fragments. De plus, une meilleure connaissance de l’effet de la chaleur sur les microstructures est nécessaire pour optimiser l’utilisation de cette approche. C’est pourquoi ce travail vise, dans un troisième temps, à explorer en détail les changements histomorphométriques des systèmes haversiens exposés à différentes températures. À l’aide de 736 coupes histologiques réalisées en miroir l’une de l’autre sur un échantillon humain et non-humain, il a été possible de mettre en évidence un rétrécissement significatif de l’ostéon à 700°C, entrainant sa déformation et celle du canal haversien. Ces modifications structurelles sont en adéquation avec les grands changements physico-chimiques observés sur l’os chauffé à haute température. Malgré les transformations induites par la chaleur, des différences significatives entre le tissu haversien humain et non-humain d’un point de vue qualitatif et quantitatif ont été constatées sur l’ensemble des températures. Ces différences ont favorisé l’élaboration d’une méthode d’identification basée sur un algorithme de forêt aléatoire permettant une identification fiable à plus de 98%. Cette méthode réalisée à partir de plusieurs sections par os permet de répondre à la variabilité histomorphométrique intra-osseuse et convient mieux à l’identification des fragments. Une approche protéomique a également été explorée dans le quatrième volet de ce travail. Par la caractérisation des protéines contenues dans l’os, il a été possible d’identifier avec certitude le taxon des échantillons non brûlés, mais également ceux chauffés à 200°C pendant 30 et 60 minutes. Cette approche est extrêmement prometteuse pour une utilisation sur des os chauffés à basse température. Dans le dernier chapitre de ce travail, l’identification de fragments osseux provenant d’un incendie dans une résidence privée a permis de confronter ces deux approches et d’identifier leurs avantages et inconvénients respectifs lors d’une application en contexte médico-légal. Ce travail de thèse enrichie et contribue au progrès des recherches axées sur l’identification des restes osseux en anthropologie.

When exposed to heat, bones experience fragmentation and alterations, both interfering with their analysis. 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. In the second chapter of this thesis, a global evaluation of the histomorphometric approach was carried out by applying four methods on bone fragments of known origin. This study revealed important methodological shortcomings and decreased reliability when applied to fragments. Moreover, a better knowledge of how heat affects microstructures is necessary to optimize the use of this approach. Therefore, this work aims, in a third step, 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 in bone heated at high temperatures. Despite the heat-induced transformations, 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 was built from several sub-sections per bone to 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, but also 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 private residence allowed us to compare these two approaches and to identify their respective advantages and disadvantages in a forensic context. This thesis work enriches and contributes to the progress of research focused on the identification of bone remains in anthropology.