Analyse des protéines dans les cultures alimentaires anciennes

Ekin Aktaş - @anthroalaska

Les cultures alimentaires en archéologie ne concernent pas seulement la nutrition ; Il est également essentiel de comprendre les relations sociales, culturelles et économiques. Le concept de « modes alimentaires » englobe l’ensemble de la manière dont une société perçoit, achète, transforme et consomme les aliments, ainsi que les habitudes nutritionnelles dans ce processus. Dans ce contexte, les approches métaprotéomiques basées sur l’analyse des protéines se sont développées rapidement, notamment ces dernières années, et ont commencé à fournir des informations uniques sur les cultures alimentaires anciennes. Les protéines sont devenues une ressource importante dans ce domaine car elles peuvent fournir une identification unique sur la base des tissus et des espèces et sont bien préservées au fil du temps.

Les méthodes utilisées pour comprendre les régimes alimentaires et les cultures alimentaires anciens comprennent l’analyse isotopique, les sources écrites, les analyses archéobotaniques et zooarchéologiques et les analyses de résidus organiques. Cependant, la plupart de ces méthodes sont limitées ou générales ; Par exemple, les isotopes ne peuvent indiquer que la consommation de protéines à long terme. D'autre part, les analyses protéomiques permettent d'obtenir des informations spécifiques comme quel tissu de quel animal a été utilisé.

Les séquences d’acides aminés des protéines peuvent révéler à quel organisme elles appartiennent. Par exemple, la protéine β-lactoglobuline (βLG), qui provient uniquement du lait de brebis ou de vache, permet d’identifier à la fois l’espèce animale et si le produit est du lait ou du fromage.

CONSERVATION DANS LES ARCHIVES ARCHÉOLOGIQUES

Les protéines peuvent être conservées pendant des milliers d’années, en particulier lorsqu’elles sont combinées avec des minéraux (par exemple, des résidus contenant du calcium ou des surfaces de poterie). Cela en fait des biomolécules particulièrement durables.

Les analyses de protéines peuvent donner des résultats plus précis à partir de matériaux mixtes par rapport aux analyses de lipides. Bien que les protéines du lait, des céréales et de la viande puissent être détectées dans le même récipient, ces mélanges sont généralement impossibles à distinguer dans les analyses lipidiques.

Les premières études se sont concentrées sur la détection de protéines telles que l’hémoglobine dans les résidus sanguins sur les outils en pierre. Cependant, des problèmes méthodologiques, une contamination et des résultats faussement positifs ont limité la fiabilité de ces études.

CÉRAMIQUE ET LEURS RESTES

À la fin du XXe siècle, l’analyse des acides aminés a commencé à être effectuée sur les résidus organiques dans les céramiques. Cependant, on ne comprend pas entièrement comment ces analyses sont affectées par les effets taphonomiques (processus de dégradation).

Des anticorps ont été utilisés pour détecter des protéines spécifiques. Bien que ces méthodes soient sensibles, elles sont limitées car elles ne ciblent que certaines protéines cibles et reposent souvent sur l’utilisation d’animaux.

Grâce à des méthodes modernes, comme la LC-MS/MS (chromatographie liquide – spectrométrie de masse en tandem), même des résidus de protéines mixtes peuvent être identifiés. Cette méthode permet la détection combinée de différents types de protéines dans le même échantillon.

Les premières études ont détecté des protéines de viande de phoque dans une marmite provenant d’Alaska. Cependant, de telles analyses sont difficiles en raison de la liaison étroite des protéines de la céramique au matériau. Cependant, avec des méthodes appropriées (par exemple, des solvants solubilisant le calcium), ces protéines peuvent être éliminées avec succès.

Il a été constaté que la conservation des protéines est meilleure dans les résidus tels que les couches calcifiées ou les résidus alimentaires carbonisés sur la surface intérieure des pots. Par exemple, des analyses effectuées à Çatal Höyük ont ​​révélé la présence de protéines de lait, de céréales et de viande dans ces restes.

Le tartre dentaire peut contenir des traces d’aliments que les individus ont directement consommés. Outre le lait, des protéines végétales telles que des céréales et des légumes ont également été détectées dans ce matériau.

Dans les environnements anoxiques, secs ou gelés (par exemple le cimetière de Xiaohe ou les mines de Hallstatt en Chine), les restes alimentaires sont très bien conservés. De cette manière, des données sur des pratiques particulières de transformation des aliments, telles que le fromage, la bière, les œufs de poisson et le pain, ont été obtenues.

Les résultats négatifs ou échoués ne sont généralement pas publiés. Cependant, ces données nous aident à comprendre dans quelles conditions les protéines ne sont pas préservées.

Des méthodes plus sensibles et non invasives sont nécessaires pour extraire les protéines sans les endommager. De plus, de nouveaux protocoles fonctionnant avec de très petites quantités sont en cours de développement.

La plupart du temps, près de 90 % des données existantes restent non identifiées car elles ne sont pas analysées correctement.

Il existe un risque élevé que des protéines modernes ou des contaminants de laboratoire soient accidentellement mélangés à des vestiges anciens. Pour éviter cela, des procédures de nettoyage et des contrôles négatifs doivent être utilisés.

FAUX POSITIFS ET BIAIS DES BASE DE DONNÉES

Il existe un risque élevé que les peptides résultants produisent des correspondances taxonomiques incorrectes. Par conséquent, l’exactitude des données doit être interprétée en conjonction avec le contexte biologique, et pas seulement en fonction de la correspondance avec la base de données.

Dans un souci de reproductibilité des études et de progrès scientifique, il est recommandé que toutes les données brutes (listes de peptides, contrôles négatifs) soient partagées ouvertement.

APPROCHES MULTIMÉTHODES (MULTIOMICS)

L’utilisation d’analyses protéomiques en association avec d’autres méthodes telles que les analyses lipidiques, les isotopes et l’archéobotanique fournit des résultats plus robustes et plus complets.

Les approches basées sur les protéines des cultures alimentaires anciennes offrent une occasion unique de comprendre non seulement ce que mangeaient les sociétés passées, mais aussi comment elles mangeaient, comment elles préparaient et quel rôle jouait la nourriture dans leur vie sociale. Les études dans ce domaine, lorsqu’elles sont soutenues par le contrôle de la contamination, la transparence méthodologique et les collaborations multidisciplinaires, nous aideront à mieux comprendre non seulement le passé mais aussi le patrimoine culturel d’aujourd’hui.