Histoire du climat africain récent d'après des études isotopiques sur des os et dents de momies égyptiennes des musées de Lyon

Alexandra Touzeau

Laboratoire de Géologie de Lyon / ENS Lyon - UCBL (Lyon 1)

Olivier Dequincey

ENS Lyon / DGESCO

09/12/2014

Résumé

Étude isotopique de l'oxygène et du carbone de momies égyptiennes. Entre 5500 BP et 1500 BP, l'augmentation du δ18O dans les os et dents de momies égyptiennes traduit une aridification du climat africain, alors que la constance du δ13C indique le développement de techniques agronomiques qui ont permis de s'affranchir de l'évolution climatique.


Matériel d'étude : des momies lyonnaises

Figure 1. Le Musée des Confluences de Lyon

Le Musée des Confluences de Lyon

Les collections du musée sont actuellement (juillet 2014) réparties dans divers espaces de stockage à Lyon (notamment au Musée Guimet et au CCEC).

Le Musée des Confluences sera officiellement inauguré le 19 décembre 2014.


Le Musée des Confluences de Lyon (ex-Musée d'Histoire Naturelle, ou Musée Guimet) possède une collection extrêmement riche de momies animales et humaines, rapportées d'Égypte à la fin du XIXème siècle. Les momies humaines proviennent principalement de Haute-Égypte, et notamment de la région de Louxor (localités de Deir-el-Medineh, Khozan, Gebelein et Thèbes). Elles couvrent une grande partie de l'histoire de l'Égypte, depuis la période prédynastique (~5500 BP ou 3500 avant JC) jusqu'à la période romaine (~1900 BP, premiers siècles après JC).

Figure 2. Frise historique de l'Égypte ancienne

Frise historique de l'Égypte ancienne

a) Pendant la période prédynastique, les fondements de la culture égyptienne se mettent en place progressivement : l'agriculture se développe (élevage, culture céréalière), la société se hiérarchise (chefs, princes, rois).

b) La période archaïque débute en 2686 avant JC, lors de l'unification de la Haute et de la Basse-Égypte ; le gouvernement centralisé par le roi est facilité grâce à l'invention de l'écriture. Ce système de pouvoir centralisé reste la norme pendant toute l'histoire égyptienne antique.

c) Au cours des trois grands empires (de 2600 à 500 avant JC), l'Égypte est une puissance dominante en Méditerranée et au Proche-Orient, et produit des monuments impressionnants.

d) Les 3 périodes intermédiaires (en rose) correspondent à une division temporaire de l'Égypte en sous-états gouvernés par des rois locaux.

e) À partir de 600 avant JC, l'Égypte passe sous le contrôle de puissances étrangères, notamment la Perse, puis les Grecs (Alexandre le grand puis la dynastie des Ptolémées) et enfin l'Empire romain.


Figure 3. Localisation des sites égyptiens d'où proviennent les momies étudiées

Localisation des sites égyptiens d'où proviennent les momies étudiées

Figure 4. Momie prédynastique du Musée des Confluences de Lyon

Momie prédynastique du Musée des Confluences de Lyon

Référence dans la collection : 90002404.


Figure 5. Collection de crânes égyptiens du CCEC

Collection de crânes égyptiens du CCEC

CCEC = Centre de Conservation et d'Étude des Collections du Musée des Confluences.


Figure 6. Têtes momifiées d'Égyptiens conservées au Musée des Confluences

Têtes momifiées d'Égyptiens conservées au Musée des Confluences

Selon les têtes, le crâne peut être à nu ou encore recouvert par de la peau. L'os et les dents sont plus ou moins accessibles ; dans de rares cas des cheveux sont préservés.

Références complètes dans la collection : 30000164, 30000169, 30000118, 30000139.


Figure 7. Momie copte au musée Testut-Latarjet d'Anatomie et d'Histoire naturelle médicale (Lyon)

Momie copte au musée Testut-Latarjet d'Anatomie et d'Histoire naturelle médicale (Lyon)

Les momies égyptiennes se situent en mezzanine (au premier plan une momie copte).


Le musée Testut-Latarjet d'Anatomie possède une collection plus restreinte de momies humaines et animales. Cette collection comprend notamment des momies coptes d'Antinoé, de la fin de la période romaine (IV au VIIème siècle après JC). La désignation « copte » s'applique aux Égyptiens de religion chrétienne. La fin des cultes égyptiens (Râ, Amon, Isis…) ne signe donc pas l'abandon de la pratique de la momification. Pour ces Égyptiens coptes, l'embaumement n'est plus suivi du rituel d'enveloppement dans des bandelettes. Les corps sont revêtus d'habits de tous les jours.

Ces deux musées lyonnais ont accepté de mettre à disposition des chercheurs des fragments d'os et des dents. L'os est prélevé avec une petite scie (photo ci-après) ou des pinces ; les dents sont extraites avec des pinces ou avec les doigts (photo ci-après). L'os est ensuite réduit en poudre grâce à un mortier en agate. Pour les dents, l'émail est prélevé par abrasion avec une foreuse à pointe en diamant.

Figure 8. Prélèvement d'os crânien à la scie électrique, pulvérisation au pilon et mortier

Prélèvement d'os crânien à la scie électrique, pulvérisation au pilon et mortier

Figure 9. Prélèvement de dents (en haut prémolaire, en bas molaire), abrasion de l'émail, poudre d'émail (~30 mg)

Prélèvement de dents (en haut prémolaire, en bas molaire), abrasion de l'émail, poudre d'émail (~30 mg)

Méthodologie : comment exploiter le rapport isotopique de l'oxygène

Définition du δ 0 18 , distribution dans les précipitations actuelles

L'oxygène possède trois isotopes stables : l'oxygène 16 (16O), l'oxygène 17 (17O) et l'oxygène 18 (18O). Le plus abondant est l'oxygène 16 (8 protons et 8 neutrons), qui représente plus de 99% de l'oxygène présent à la surface de la Terre. On l'appelle aussi oxygène "léger", par opposition aux deux isotopes rares et "lourds" (18O et 17O) dont la masse atomique est plus élevée. L'oxygène 18 (8 protons et 10 neutrons) est le deuxième isotope le plus abondant. Le ratio entre oxygène 18 et oxygène 16 dans le milieu naturel est de l'ordre de 2.10-3. Il varie très légèrement selon le matériau et le réservoir considéré.


Une référence internationale existe pour ce ratio : c'est la composition moyenne des eaux océaniques ( Standard Mean Oceanic Water , noté SMOW - Craig, 1961 [8]). Dans ce standard international le ratio est de : O 18 O 16 SMOW = R SMOW = 0,0020052 . Pour les eaux douces de surface et les eaux de pluie, le ratio est légèrement plus faible, mais les variations ne touchent que la 5ème ou 6ème décimale. L'eau issue de l'évaporation des océans est appauvrie en isotopes lourds pour deux raisons : d'une part, l'équilibre entre phase condensée (liquide) et phase vapeur se fait avec un ratio plus faible dans la vapeur, car l'oxygène 18 est plus stable en phase condensée ; à ceci s'ajoutent des phénomènes hors équilibre, tels que la vitesse de diffusion plus rapide de l'oxygène 16 (plus léger) vers la vapeur.

L'eau issue de l'évaporation est transportée par les masses d'air au-dessus des continents, et va être à plusieurs reprises précipitée, évaporée, déplacée et stockée. Chaque changement d'état s'accompagne d'une modification des compositions isotopiques dans la vapeur et dans l'eau liquide.

Pour comparer plus facilement les ratios entre différents réservoirs de l'oxygène, on utilise la notation delta (δ) (cf. Craig, 1961 [8], et La notation des valeurs isotopiques : une mise au point ), δ 0 18 éch = R éch - R SMOW R SMOW .

Par exemple, pour une eau de surface avec un ratio de 0,0019900, on a δ 0 18 eau surface = 0,0019900 - 0,0020052 0,0020052 -0,0076 = -7,6 .

Le signe "-" indique que cette eau est appauvrie en isotopes lourds (ici 18O) par rapport au SMOW. On trouve ce type de valeurs par exemple au Nord de l'Europe (Angleterre, Allemagne). La distribution dans l'espace des valeurs de δ18O ne se fait pas au hasard : dans la région Europe-Méditerranée, des valeurs plus faibles sont observées au Nord et à l'Est de l'Europe, et des valeurs plus élevées autour de la Méditerranée, et en bordure de l'Atlantique. La valeur du δ18O de l'eau de pluie peut donc être un marqueur de localité.

Figure 11. Distribution du δ18O dans les eaux de pluie en Europe

Distribution du δ18O dans les eaux de pluie en Europe

Application : détermination de l'origine géographique d'un produit... ou d'un individu

Comme les plantes et les animaux obtiennent une large part de leur oxygène à partir de l'eau environnementale, les mesures des isotopes dans les tissus animaux ou végétaux permettent d'obtenir une information de provenance. De multiples applications existent, notamment dans la protection des AOC (origine contrôlée des jus de fruits, vins…). Par exemple, un jus d'orange pressé au Maroc aura un δ18O d'environ -5‰. Un jus fait à Marseille à base de jus concentré aura le δ18O de l'eau de la ville de Marseille (environ -10‰), parce que l'eau de Marseille vient de la Durance, qui prend sa source dans les Alpes.

En ce qui concerne les individus, la composition isotopique des cheveux reflète celle de l'eau de boisson (A). Lorsque la source d'eau de boisson change, ce changement est enregistré dans les cheveux (B). Il existe de nombreuses applications, dont la médecine légale (origine d'un corps non identifié - Parks, 2009 [19]), l'archéologie (déplacement d'un individu ou d'une population sur un territoire - Dupras et Schwarcz, 2001 [10]), ou encore la biologie (retrouver le trajet d'un oiseau migrateur avec la composition des ses plumes…).

Figure 12. Relation entre le rapport isotopique de l'oxygène dans les cheveux et dans l'eau de boisson

Relation entre le rapport isotopique de l'oxygène dans les cheveux et dans l'eau de boisson

A) À gauche, la valeur du rapport isotopique de l'oxygène dans nos cheveux est directement contrôlée par la composition isotopique de l'oxygène dans notre eau de boisson (étude réalisée aux États-Unis).

B) À droite, un individu qui déménage a un ratio qui change le long d'une mèche de cheveux, puisque sa source d'eau est modifiée.


De l'information géographique à l'information climatique

La variation de la composition isotopique des eaux de surface dans diverses régions est le résultat de l'histoire de la masse d'air (origine de la masse d'air, distance parcourue) et de paramètres locaux (température de l'air, sécheresse de l'air…) à l'endroit où se fait la précipitation, et éventuellement de modifications dues à l'évaporation des eaux de surface. Au-delà de l'information de localité le δ18O renferme donc une information climatique.

En zone subtropicale, le facteur majeur contrôlant la composition du δ18O est la quantité de précipitations (alors qu'aux moyennes et hautes latitudes, l'effet de la température est prépondérante). Cet effet de la quantité de précipitations est très net au-dessus des régions sources du Nil (stations d'Addis Abeba et d'Entebbe, figures suivantes).

Figure 13. Géographie du Nil actuel

Géographie du Nil actuel

Le Nil possède une source équatoriale, le lac Victoria, qui donne naissance au Nil blanc, et 2 sources éthiopiennes, l'Atbara et le Nil Bleu, qui rejoignent le Nil Blanc au cœur du Soudan. Le Nil poursuit son chemin vers le Nord, à travers le Sahara, jusqu'à son delta en Méditerranée.


Figure 14. Précipitations mensuelles (en bleu) et δ18O de l'eau de pluie (en rouge) à Entebbe, en Ouganda, et Addis Abeba, en Éthiopie

Précipitations mensuelles (en bleu) et δ18O de l'eau de pluie (en rouge) à Entebbe, en Ouganda, et Addis Abeba, en Éthiopie

Ces deux stations IAEA se situent respectivement auprès des sources du Nil Blanc et du Nil Bleu. À Addis Abeba, le δ18O chute en été, pendant la saison des pluies : c'est l'effet de « quantité de précipitations ». À Entebbe, 2 saisons des pluies sont observées et sont associées à deux baisses transitoires du δ18O selon le même mécanisme.


Figure 15. Relation entre précipitations mensuelles et δ18O moyen mensuel

Relation entre précipitations mensuelles et δ18O moyen mensuel

La pente est la même pour les deux stations : une réduction des précipitations de 46 mm conduit à une augmentation du δ18O de 1‰.


En été, le pic de précipitations observé en Éthiopie a pour conséquence directe une augmentation du débit du Nil (figure ci-dessous). Le niveau de l'eau dans le fleuve va augmenter rapidement au cours des mois de juin et juillet, et, en l'absence de régulation, le fleuve va déborder et inonder la plaine alluviale. La décrue se fait progressivement entre septembre et octobre. Pendant l'Antiquité en Égypte, les grains étaient semés suite à la décrue et levaient au cours de l'hiver grâce à l'eau qui imbibait le sol. Cette inondation servait donc de système naturel d'irrigation. Aujourd'hui le flux est contrôlé par de nombreux barrages (dont notamment le Haut-Barrage d'Assouan) qui stockent l'eau de la crue et la redistribuent en fonction des besoins tout au long de l'année.

Figure 16. Contribution des différents affluents au débit du Nil au cours de l'année

Contribution des différents affluents au débit du Nil au cours de l'année

Le Nil Blanc fournit de l'eau toute l'année en faible quantité ; le Nil Bleu et l'Atbara ont un comportement très saisonnier, avec une très forte contribution en été causée par les pluies de mousson.


Enregistrement du δ 0 18 dans les os et les dents

Le δ18O mesuré dans les os et les dents des êtres humains dépend du δ18O de leur eau de boisson et de leur alimentation. Au premier ordre, on peut négliger l'alimentation et utiliser le δ18O mesuré dans les tissus minéralisés pour recalculer la composition de l'eau de boisson de l'individu. Pour ce faire, on peut utiliser l'équation de Valérie Daux et collaborateurs (2008) [9] corrélant les rapports isotopiques de l'oxygène dans l'eau de boisson ( δ 0 18 w ) et dans l'apatite des dents ( δ 0 18 p ) chez l'être humain : δ 0 18 w = 1,54 (±0,09) x δ 0 18 p - 33,72 (±1,51) .

Dans le cas des Égyptiens, on peut également considérer que l'eau de boisson est l'eau du Nil, et ce pour deux raisons : d'une part les précipitations en Égypte sont très rares, d'autre part, même l'eau tirée des puits est issue indirectement du Nil, puisque le fleuve recharge la nappe phréatique.

Attention : selon ces hypothèses, le δ18O mesuré dans les os et dents des anciens Égyptiens reflète donc la composition isotopique de l'eau du Nil, eau qui est tombée sous forme de pluie au-dessus des régions sources du Nil. Elle fournira donc des informations sur le climat (quantité de précipitations) dans ces régions, et non pas en Égypte !

Test de la préservation du signal isotopique

L'apatite constituant l'os et l'hydroxyapatite de l'émail contiennent de l'oxygène dans le groupement phosphate (PO4), dans le groupement hydroxyle (OH), et également dans le groupement carbonate (CO3) qui peut remplacer soit le groupement phosphate, soit le groupement hydroxyle.

Figure 17. Structure de l'hydroxyapatite (pôle pur)

Structure de l'hydroxyapatite (pôle pur)

En gris : groupe hydroxyle ; en vert : ion calcium ; en rouge : oxygène. Triangles bleus : tétraèdres de phosphate, avec le phosphore au centre et les oxygènes aux sommets. Notez que dans la bioapatite, des substitutions d'ions peuvent intervenir, notamment le remplacement du calcium par du strontium, du potassium ou du sodium, et le remplacement du phosphate ou de l'hydroxyle par du carbonate.


On peut mesurer le rapport isotopique de l'oxygène (18O/16O) soit dans le phosphate soit dans le carbonate. Dans le premier cas, on isole le phosphate via une résine échangeuse d'ions. Dans le deuxième cas, on réalise une attaque acide sur l'apatite et on mesure le ratio dans le CO2 qui se dégage.

Pour une bioapatite bien préservée (os et dents de vertébrés) le rapport est plus élevé dans le carbonate que dans le phosphate. En utilisant la notation delta, on a la relation δ 0 18 CO3 δ 0 18 PO4 + 8 (Lécuyer et al., 2010 [17]). On peut se référer à cette droite pour déterminer si les ratios isotopiques mesurés sont bien des ratios originaux (absence de diagenèse ou de modification post-mortem). Ici, la droite de référence utilisée pour le test est celle de Chenery et al. (2012) [6], spécifique des êtres humains.

Figure 18. Couples de rapports isotopiques de l'oxygène (c : carbonate, p: phosphate) dans l'émail et l'os de momies égyptiennes

Couples de rapports isotopiques de l'oxygène (c : carbonate, p: phosphate) dans l'émail et l'os de momies égyptiennes

Les valeurs situées à l'intérieur de l'intervalle de confiance (Chenery et al., 2012 [6]) correspondent à une bonne préservation du signal isotopique. Les valeurs qui s'en éloignent (en rouge) sont exclues pour la reconstruction climatique. Les valeurs situées sous l'intervalle de confiance ont été conservées, car un tel décalage vers de hautes valeurs pour les carbonates a été observé dans d'autres études en Égypte et au Soudan, et semble typique des environnements chauds et arides.


Évolution du δ 0 18 au cours du temps, transition vers un climat aride

Interprétation climatique des variations isotopiques mesurées

Pour les os et pour les dents le δ 0 18 p du phosphate augmente au cours du temps. On peut recalculer la valeur du δ 0 18 w de l'eau de boisson (w = water ) en utilisant l'équation de fractionnement eau - apatite pour les humains de Daux et al. (2008) [9], vue précédemment : δ 0 18 w = 1,54 (±0,09) x δ 0 18 p - 33,72 (±1,51) .

À la période prédynastique, la valeur moyenne pour l'eau de boisson est de -1,6‰ (appauvrie en 18O par rapport au SMOW) et à la Basse Époque la valeur moyenne pour l'eau de boisson est de +1,3‰. L'augmentation totale entre ces deux périodes est donc de 2,9‰.

Figure 19. Variation du δ18O des os et dents des momies égyptiennes étudiées

Variation du δ18O des os et dents des momies égyptiennes étudiées

À droite, valeurs du δ18O du phosphate mesuré dans des os et dents de momies égyptiennes. À gauche, valeurs correspondantes reconstituées pour de l'eau de boisson des Égyptiens.


L'augmentation du δ18O au cours du temps peut s'interpréter comme une transition vers un climat de plus en plus aride. En effet, aux basses latitudes, le δ18O de l'eau de pluie est principalement contrôlé par l'effet de « quantité de précipitations ». Cet effet peut se résumer ainsi : aux basses latitudes, plus il pleut, plus la valeur du δ18O dans la pluie est faible. Or ici la valeur du δ18O augmente, ce qui traduit une réduction des précipitations.

Pour estimer de manière quantitative cette réduction des précipitations, on peut utiliser des données actuelles publiées par l'IAEA ( International Atomic Energy Agency , cf. caractéristiques géographique et isotopiques du Nil). Pour les stations d'Addis-Abeba et d'Entebbe, situées à proximité des sources du fleuve, on observe un abaissement transitoire du δ18O pendant la saison des pluies, caractéristique de l'effet de « quantité de précipitations » (et des climats de mousson).

La relation entre les deux paramètres est de -46 mm de précipitations pour une augmentation de 1‰ du δ18O. De ce fait, le changement observé entre période prédynastique et Basse-Époque (~3‰) pourrait correspondre à une réduction de l'ordre de 140 mm des précipitations mensuelles sur cette période.

Ce résultat est en accord avec des données sédimentaires, qui indiquent que les lacs africains avaient un niveau plus élevé à l'Holocène moyen autour de 6000BP (Butzer, 1976 [5], figure ci-dessous). Ces précipitations plus abondantes seraient liées à une intensification de la mousson africaine à cette époque, elle-même liée à une plus forte insolation estivale, comme le montre le travail de Fleitmann et al., 2003 [14].

Figure 20. Évolution dans le temps du nombre de lacs africains ayant un taux de remplissage élevé, intermédiaire ou faible

Évolution dans le temps du nombre de lacs africains ayant un taux de remplissage élevé, intermédiaire ou faible

Taux de remplissage élevé (bleu sombre : 70 à 100% du niveau le plus haut), intermédiaire (bleu pâle : 15-70%), faible (orange : 0-15%, avec zéro correspondant à un lac asséché).

Les données proviennent de la base de données , mise à disposition par le COHMAP en 1994. Seules les valeurs postérieures à 9000BP sont représentées, pour la région comprise entre 30°W et 50°E en longitude et 10°S et 33°N en latitude (Afrique du Nord et Afrique centrale).



Des modèles numériques montrent également des précipitations plus abondantes à l'Holocène moyen, en Afrique du Nord. Pour Bosmans et al. (2012), les précipitations à l'Holocène moyen auraient été supérieures de 4,5 mm par jour aux précipitations actuelles, vers 15°N. Si on se ramène à 1 mois, on obtient 135 mm, ce qui est cohérent avec le signal déduit des données isotopiques.

Figure 22. Différence, d'après une simulation numérique, entre les précipitations journalières à l'Holocène moyen en Afrique et les précipitations journalières pré-industrielles

Différence, d'après une simulation numérique, entre les précipitations journalières à l'Holocène moyen en Afrique et les précipitations journalières pré-industrielles

En Afrique, les précipitations étaient nettement plus abondantes à l'Holocène, en particulier dans la zone qui est actuellement le Sahel.


Conclusion partielle : influence potentielle du changement climatique

Les données isotopiques (δ18O) mesurées dans les tissus minéralisés des anciens égyptiens sont interprétables en termes de variation du climat récent. Ils donnent des résultats cohérents avec les résultats d'origine sédimentaire et ceux issus de simulations numériques.

Cette réduction des précipitations a probablement causé une réduction du débit du fleuve (le Nil). Ceci ouvre la voie à des interrogations sortant du strict domaine de la climatologie :

  • comment les Égyptiens ont-ils été affectés par ce changement climatique ?
  • les Égyptiens ont-ils souffert (famines, maladies) du fiat de cette aridification ?
  • les Égyptiens ont-ils modifié leurs techniques agricoles et d'irrigation pour s'adapter à ce changement climatique ?

Effet du changement climatique sur le peuple égyptien

En Égypte, le Nil représente la principale ressource en eau, dans la mesure où les précipitations sont peu abondantes. De l'Antiquité au Moyen-Âge et jusqu'à la fin du XIXème siècle, la crue du Nil était attendue avec impatience, car elle permettait d'irriguer les terres cultivables. Son niveau au maximum de l'inondation était mesuré et transcrit, et servait notamment au calcul des impôts. En effet, plus la crue était haute, plus la surface inondée était importante, ce qui promettait donc davantage de récoltes.

Figure 23. La pierre de Palerme est un registre des hauts faits accomplis par les souverains de l'Ancien Empire

La pierre de Palerme est un registre des hauts faits accomplis par les souverains de l'Ancien Empire

Les crosses, présentes à intervalles réguliers dans chaque bandeau, délimitent des cases correspondant à des années. Pour chaque année, la hauteur de la crue est indiquée en bas du registre, avec les unités de mesure égyptiennes : la coudée, la paume et le doigt. L'analyse de ces hauteurs de crue a été publiée par Bell en 1970 [1].


Dans ces circonstances, une réduction de la crue du Nil, causée par le changement climatique et la réduction des précipitations au-dessus des sources du fleuve, aurait pu affecter durement les Égyptiens en réduisant la surface cultivable et donc la quantité de nourriture disponible.

Des épisodes de famine ont été décrits par des auteurs égyptiens de l'Antiquité. Ces textes sont particulièrement nombreux à la fin de la première période intermédiaire (cf. chronologie, Bell, 1970 [1], 1971 [2], 1975 [3]). La lecture de ces textes fait l'objet de débat, on ne peut déterminer s'il s'agit de descriptions objectives de la réalité ou si celle-ci est déformée/exagérée par les auteurs. Par ailleurs ces épisodes de famine n'ont pas nécessairement une origine climatique : ils peuvent être dus à des guerres, ou à une mauvaise gestion/redistribution à l'échelle de l'état.

Une autre manière d'estimer l'impact du climat sur les Égyptiens c'est de s'intéresser aux plantes qu'ils cultivaient à différentes époques. En effet, on peut penser que suite à une réduction de la ressource en eau, ils aient choisi des plantes mieux adaptées aux milieux arides. Les plantes telles que le millet et le sorgho, avec un métabolisme « en C4 » sont moins gourmandes en eau, et étaient couramment cultivées au Soudan pendant l'Antiquité. Les Égyptiens avaient connaissance de ces plantes, qu'ils cultivaient eux-mêmes dans les oasis du désert de l'Ouest. Ont-ils modifié leurs choix agricoles dans la vallée en réponse au changement climatique ?

Pour le savoir on peut mesurer le δ13C dans les os et dents des égyptiens. Le δ13C est défini à l'instar du δ18O comme le ratio entre l'isotope lourd et l'isotope léger du carbone, rapporté à une référence (V-PDB) et exprimé en ‰. Il est négatif chez les plantes, autour de -25‰ pour les plantes classiques « en C3 », et autour de -10‰ pour les plantes de milieu aride « en C4 » (cf. Fractionnement isotopique du carbone chez les plantes vasculaires ).

Figure 24. Composition isotopique du carbone dans les os et les dents de momies égyptiennes étudiées

Composition isotopique du carbone dans les os et les dents de momies égyptiennes étudiées

Les valeurs restent globalement constantes au cours du temps.


Lorsqu'on regarde les résultats des analyses isotopiques, on constate que le δ13C reste constant au cours du temps. Il semble donc que la proportion des plantes en C3 et C4 dans l'alimentation des Égyptiens reste constante. Les valeurs de δ13C de l'apatite (~-14‰) donnent accès à la composition isotopique dans la nourriture ingérée, de l'ordre de -26‰. Les Égyptiens de la vallée consommaient donc presque exclusivement des plantes en C3 (moyenne à -25‰, figure ci-dessous), et ce, de manière continue, pendant toute l'histoire égyptienne. Dans les oasis, des analyses similaires montrent une faible participation des plantes en C4 à l'alimentation (Dupras et al., 2001 [11] ; Dupras et Tocheri, 2007 [12]). En Nubie, Schwarcz et White (2004) [22] montrent une contribution majeure, quoique saisonnière, des plantes en C4 dans l'alimentation.

Figure 25. Composition isotopique du carbone de quelques groupes de plantes en C3 (en vert) et des plantes en C4 (en jaune)

Composition isotopique du carbone de quelques groupes de plantes en C3 (en vert) et des plantes en C4 (en jaune)

En surimpression, composition isotopique de la nourriture des Égyptiens, calculée d'après les valeurs mesurées dans les dents et les os.


Conclusion

L'absence de modification du δ13C dans les os et dents des Égyptiens indique que les plantes en C3 restent la principale source de nourriture tout au long de l'histoire égyptienne. Dans la mesure où une réduction progressive des crues est fort probable, ce résultat est étonnant puisqu'une aridification du climat aurait pu entraîner une augmentation dans l'alimentaion de la part des plantes en C4, plus adaptées.

Cependant, on sait qu'au cours de l'histoire égyptienne les techniques agricoles progressent. D'une part, des engins de levage (shadouf, noria) vont permettre de soulever l'eau sur plusieurs mètres et donc de cultiver des parties de la vallée non inondées (intéressant dans la perspective d'une crue qui baisse en intensité…). D'autre part, des opérations de drainage menées par l'état dans le delta et dans la région du Fayoum (au Sud-Ouest du delta) permettent d'assécher des marais et d'en faire des terrains cultivables (Butzer, 1976 [5]). Cette amélioration des techniques agricoles et cet accroissement des surfaces cultivables ont pu compenser la réduction de débit du Nil, et permettre aux Égyptiens de se maintenir et même de prospérer.

Bibliographie

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