Differentiation of Bovinae teeth from the Portel‑Ouest Mousterian cave (Loubens, Ariège, France) by near‑infrared spectroscopy and chemometrics

Résumé En Fr

The Portel site, located on the Pyrenean piedmont in France (Ariège), includes two caves: the Portel‑Est cave, famous for its mainly Magdalenian cave paintings, and the Portel‑Ouest cave corresponding essentially to a Mousterian habitat (layers L to B1a: 135,000 to 36,300 years BP ; Ajaja, 1994, Tissoux, 2004). Excavations over five meters deep of stratigraphy carried out in the Portel‑Ouest by Joseph and Jean Vézian between 1949 and 1987 revealed 33 Neanderthal remains associated with over 200,000 vestiges. In these vestiges, we found 1483 Bovinae remains. In a previous paleontological study of similar vestiges, differentiating Bos primigenius from Bison priscus proved challenging. Considering morphological, biometric, or morphometric criteria, only 21% of the remains could be attributed to one of the two genera, with a clear predominance for Bison priscus. Thus 79% of the Bovinae remains could not be attributed to one or the other of the two genera, either because they had composite forms or because they were too fragmented or worn to attempt a specific attribution. The aim of the present project is thus to develop and exploit the rapid tool of near infrared spectroscopy to discriminate between these genera, focusing on the teeth. Each tooth in the database was scanned with a near‑infrared spectrometer. For 53 teeth, the database containing the infrared spectra was completed by the paleontological expertise designating the tooth as belonging to Bos or Bison. Chemometric tools were then used to build a model to assign the tooth to a genus, according to its infrared spectrum. In a final step, the model was used to predict the genus of 76 teeth that could not be assigned to the Bos or Bison genus by paleontologists. This step provided a projection of the animal population living at that time at Portel site. Finally, the results were compared with paleogenetic analyses.

Le site du Portel, situé sur le piémont pyrénéen en France (Ariège), comprend deux grottes : la grotte du Portel‑Est, célèbre pour ses peintures rupestres principalement magdaléniennes, et la grotte du Portel‑Ouest correspondant essentiellement à un habitat moustérien (Couches L à B1a : 135 000 à 36 300 ans avant le ; Ajaja, 1994, Tissoux, 2004). Les fouilles stratigraphiques de plus de cinq mètres de profondeur, réalisées dans le Portel‑Ouest par Joseph et Jean Vézian entre 1949 et 1987, ont révélé 33 vestiges néandertaliens associés à plus de 200 000 autres vestiges. Dans ces vestiges, 1483 restes de Bovinae ont été trouvés. Dans une étude paléontologique précédente, la différenciation entre Bos primigenius et Bison priscus s'est avérée difficile. En tenant compte de critères morphologiques, biométriques ou morphométriques, seuls 21 % des restes ont pu être attribués à l'un des deux genres, avec une nette prédominance pour Bison priscus. Ainsi, 79 % des restes de Bovinae n'ont pu être attribués à l'un ou l'autre des deux genres, soit parce qu'ils avaient des formes composites, soit parce qu'ils étaient trop fragmentés ou trop usés pour tenter une attribution spécifique. Le but du présent projet est donc de développer et d'exploiter l'outil rapide de spectroscopie proche infrarouge pour discriminer ces genres, en se concentrant sur les dents. Chaque dent de la base de données a été scannée à l'aide d'un spectromètre proche infrarouge. Pour 53 dents, la base de données contenant les spectres infrarouges a été complétée par l'expertise paléontologique désignant la dent comme appartenant à Bos ou à Bison. Des outils chimiométriques ont ensuite été utilisés pour construire un modèle permettant d'attribuer la dent à un genre, en fonction de son spectre infrarouge. Dans une dernière étape, le modèle a été utilisé pour prédire le genre de 76 dents qui ne pouvaient pas être attribuées au genre Bos ou Bison par les paléontologues. Cette étape a permis d'obtenir une projection de la population animale vivant à cette époque sur le site de Portel. Enfin, les résultats ont été comparés aux analyses paléogénétiques réalisés sur ces vestiges.