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Projet RIOCAS-Bois : Rapport isotopique de l’oxygène, du carbone, de l’azote et du soufre dans le bois

Partenariat : Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (UMR8212 CNRS-CEA-UVSQ-Université Paris-Saclay ; Gif-sur-Yvette) / Laboratoire d’Archéozoologie–Archéobotanique. Sociétés, pratiques et environnements (UMR 7209 CNRS-MNHN ; Paris) / Laboratoire Archéologie des Amériques (UMR 8096 CNRS-Université Panthéon Sorbonne ; Paris) / Société Dendrotech (Rennes)

Le projet RIOCAS-Bois a pour objectif l’acquisition d’un spectromètre de masse de rapport isotopique pour analyser la composition isotopique de l’oxygène, du carbone, de l’azote et du soufre (¹⁸O, ¹³C, ¹⁵N et ²⁴S) dans la cellulose, le bois et éventuellement d’autres composés organiques végétaux. Il ambitionne d’accroître les capacités et les performances analytiques de la dendro-isotopie en Ile-de-France et de déterminer le potentiel et les limites de l’approche isotopique en anthracologie.

Projets de recherche pour lesquels cet investissement est crucial :

1. Les poutres de la ‘forêt’ de Notre-Dame de Paris (NDP) ont été carbonisées à des degrés divers lors de l’incendie d’avril 2019. Dans le cadre de l’ANR CASIMODO (2021-2024 ; + une thèse prévue à partir de 2022), nous reconstituerons les conditions climatiques de l’Optimum Climatique Médiéval (IX^e-XIII^e siècle) à partir de ¹³C et ¹⁸O des bois intacts (coeur des poutres). Ces travaux seront intégrés dans une étude pluridisciplinaire liant la dynamique de la population urbaine médiévale aux conditions environnementales. Nous constituerons et analyserons également la collection la plus complète de charbons jamais réalisée pour déterminer le potentiel de l’approche isotopique (¹⁸O et du ¹³C) en anthracologie. Les charbons étant des écofacts courants en archéologie, le domaine d’application du référentiel anthraco-isotopique constitué dépassera très largement le cadre de l’étude de NDP.

2. La problématique des rapports entre la dynamique d’une population humaine et son environnement dans le contexte de l’OCM est également abordée dans une étude de la société thuléenne d’Alaska. Ces travaux incluent la réalisation d’une calibration moderne des relations entre composition dendroisotopique et climat (thèse en cours) - qui n’a encore jamais été réalisée dans cette partie du monde - et l’analyse de bois flottés archéologiques.

3. En France, à moyen voire long terme, nous réaliserons un référentiel dendroisotopique à l’échelle du pays. Nous nous appuierons sur une collection de plusieurs milliers de carottes de bois que la société Dendrotech (Rennes) mettra à notre disposition. La base de données unique ainsi constituée sera exploitée pour des études environnementales et paléo-environnementales et servira de référentiel pour réaliser des datations dendroisotopiques de bois indatables en dendrochronologie conventionnelle.

4. Enfin, dans les années à venir, nous souhaitons développer l’utilisation de la composition isotopique du bois (³⁴S, ¹³C et de ¹⁵N) dans le domaine de l’impact environnemental. Nous conduisons actuellement des études préliminaires pour évaluer le potentiel de ces outils isotopiques pour dater les éruptions volcaniques ou les phases d’activité sismique (projets CNRS- INSU : SAVOL et QUAKEPLANTS) et pour suivre l’évolution de la santé des arbres dans l’ilot de chaleur urbain parisien (collaboration initiée avec la Direction des Espaces Verts et de l’Environnement de Paris).

Pour les 3 premiers projets, la quantité totale d’analyses à produire est très conséquente. Nous cherchons donc à augmenter notre capacité analytique en préservant la qualité des mesures. Les moyens analytiques dont nous disposons nous permettent d’analyser environ 5000 ech/an mais notre matériel est vieillissant (spectromètre de 12 ans, analyseur élémentaire de ≈ 20 ans, analyseur à haute température de 15 ans), les pannes sont fréquentes et le coût de fonctionnement est relativement élevé. Pour le 4^e projet, nous ne disposons pas d’instruments qui nous permettraient de développer ces thématiques pleinement et de façon autonome. Nous souhaitons donc acquérir un spectromètre de masse couplé à un analyseur élémentaire pour augmenter notre capacité analytique, développer des thématiques de recherche nouvelles et prometteuses, réaliser un gain de temps et d’argent, notamment en analysant simultanément les rapports isotopiques de plusieurs éléments. Ce spectromètre, installé au LSCE, sera opéré par deux ingénieurs ayant une expertise reconnue dans le domaine. Pour financer cette acquisition, en plus de la demande faite au DIM Matériaux anciens et patrimoniaux, nous déposerons une demande de financement au CNRS (INEE et INSU), nous contribuerons avec nos fonds propres (ANR CASIMODO) et nous ferons appel au mécénat (via Dendrotech qui bénéficie d’un réseau de contacts dans le domaine patrimonial).

Les laboratoires LSCE, AASPE et ARCHAM et Dendrotech apporteront leur soutien.