L'acide citrique et l'anhydride carbonique de l'os humain fossile

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L'acide citrique et l'anhydride carbonique de l'os humain fossile

BAUD, Charles-Albert, BODSON, Paul, MORGENTHALER, Peter W.

Abstract

Les résultats des dosages de l'acide citrique et de l'anhydride carbonique dans une série d'os fossiles d'âge connu, montrent que ces méthodes ne peuvent en général pas être employées pour la datation, car aucune variation régulièrement progressive du taux de ces substances ne peut être observée en fonction de l'ancienneté. La diminution du pourcentage d'acide citrique dans tous les os fossiles, et de l'anhydride carbonique dans certains d'entre eux, est en faveur de la conception selon laquelle ces substances sont localisées à la surface des microcristaux de la matière minérale osseuse, et par conséquent plus facilement dissoutes.

BAUD, Charles-Albert, BODSON, Paul, MORGENTHALER, Peter W. L'acide citrique et

l'anhydride carbonique de l'os humain fossile. Archives suisses d'anthropologie générale , 1956, vol. 21, no. 1, p. 86-90

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:96134

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Extrait des Archives suisses d'Anthropologie générale.

Tome XXI, N° 1, 1956.

L'acide citrique et l'anhydride carbonique de l'os humain fossile

La fraction minérale de l'os contient normalement r.6% d'acide citrique et 5-5% d'anhydride carbonique. Il est intéressant d'étudier ce que devien- nent ces deux constituants au cours de la fossilisation, car cela peut apporter des renseignements à la fois sur les processus de la fossilisation et sur l'état de ces substances dans l'os normal. C'est le but de ce travail, qui comparera nos observations personnelles avec quelques données existant déjà dans la littérature.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Le matériel utilisé pour ces recherches est constitué par une série d'os humains, dont l'ancienneté et les conditions mésologiques de fossilisation sont bien connues, et qui ont déjà servi à nos études antérieures. Pour la description détaillée des pièces, numérotées de r à 7, nous renvoyons donc à nos précédentes publications (r et 2).

Les dosages d'acide citrique nécessitent un procédé très sensible, per- mettant d'opérer sur des quantités extrêmement faibles. Nous avons employé pour cela la technique colorimétrique à la pentabromacétone de Carlsson et Hollunger (4), qui permet d'utiliser des ééhantillons contenant de ro à 80 microgrammes d'acide citrique.

Pour les dosages d'anhydride carbonique, nous avons choisi une méthode titrimétriqu,e, spécialement favorable lorsqu'il s'agit d'opérer sur des solides

FAITS ET DOCUMENTS

pulvérisés. Afin de pouvoir utiliser des échantillons ne contenant qu'une fraction de milligramme de C0_2, nous avons eu recours à la technique très sensible et très précise de Dallemagne (9).

Pour: l'anhydride carbonique comme pour l'acide citrique, les dosages ont été effectués sur l'os total pulvérisé; les quantités dosées ont été rappor- tées à la substance minérale osseuse, la quantité de matière organique des échantillons ayant été déterminée par ailleurs (r).

RÉSULTATS ET DISCUSSION

Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau I ci-dessous.

TABLEAU I

Acide citrique et anhydride carbonique (en milligrammes pour cent milligrammes de substance minérale) dans des os fossiles.

N•

1

Age et provenance

1

Acide citrique % 1 Anhydride carbonique %

1

l Magdalénien 0,0464 8,39

Veyrier

-

Collombey

-

Collombey - - -

3 Bronze 0,0234 5,99

La Baraque

-

La Baraque - - -

5 Romain 0,0273 4,99

Saxon ,___

6 Burgonde 0,0307 6,02

Ecublens

-

7 ^{XVI 8} siècle . 0,0225 4,33

Genève

88 FAITS ET DOCUMENTS

Le pourcentage d'acide citrique est très faible dans tous les échantillons de notre série; les chiffres obtenus sont de 35 à 85 fois inférieurs à ceux de l'os actuel. Il n'y a pas de diminution progressive de ce taux avec le vieillis- sement; il semble au contraire que la quantité d'acide citrique s'abaisse rapidement à une valeur très basse, et s'y maintienne ensuite. Ces résultats so~t un peu différents de ceux obtenus par Thunberg (12), qui a observé une diminution plus lente et plus irrégulière avec le temps. En tout cas, le dosage de· l'acide citrique ne peut constituer une méthode de datation des os fossiles, aucune variation progressive ne se produisant régulièrement.

Cet appauvrissement en acide citrique s'explique facilement si l'on admet avec Beaulieu et Hervé (3) que cet acide est localisé à la surface des microcristallites de la substance minérale osseuse, combiné au calcium qui le stabilise. Il est alors relativement peu soluble, mais facilement mis au contact des solvants; et si, comme le montrent les expériences de Dickens (n), un lavage de deux heures par l'eau distillée permet d'en retirer la vingtième partie à l'os pulvérisé, on peut. admettre que le lavage lent pro- longé pendant des siècles qui constitue l'un des facteurs auxquels est soumis l'os enterré peut en extraire la plus grande partie. Il est possible enfin que la petite quantité résiduelle trouvée dans tous les échantillons, même les plus anciens, corresponde à de l'acide citrique lié différemment à la substance minérale osseuse.

La quantité d'anhydride carbonique dans les os fossile·s est très variable, tantôt supérieure et tantôt inférieure à celle de l'os actuel. Une teneur aug- mentée a été fréquemment observée, depuis les premiers travaux de Carnot (5); il est d'ailleurs normal que les carbonates en solution dans le sol s'accumulent progressivement par précipitation _dans les os qui y sont déposés, et ce phénomène a toujours été considéré comme un des méca- nismes fondamentaux de la fossilisation.

La constatation d'un taux d'anhydride carbonique moins élevé dans certains os fossiles que dans l'os actuel, déjà faite par Cook (7) puis par Cook et Heizer (8), est intéressante. L'appauvrissement en carbonate se conçoit d'ailleurs très bien; le carbonate de l'os est beaucoup plus facilement soluble que le phosphate, probablement parce qu'il se trouve à la surface des cristallites de la substance minérale osseuse, fixé à du calcium, comme le pensent Dallemagne, Fabry et Posner (ro). Expérimentalement, Cartier (6) a pu éliminer tout le carbonate d'une poudre d'os total par un simple lavage dans une solution tampon très légèrement acide; ·et un phénomène analogue peut se produire lors de la fossilisation dans un milieu adéquat.

FAITS ET DOCUMENTS 89

Ces observations prouvent que la teneur de l'os fossile en anhydride carbonique varie beaucoup, dépendante qu'elle est des conditions du milieu de fossilisation, et qu'elle ne peut être utilisée pour la datation que dans des conditions très spéciales.

RÉSUMÉ

Les résultats des dosages de l'acide citrique et de l'anhydride carbonique dans une série d'os fossiles d'âge connu, montrent que ces méthodes ne peuvent en général pas être employées pour la datation, car aucune variation régulièrement progressive du taux de ces substances ne peut être observée en fonction de l'ancienneté ..

La diminution du pourcentage d'acide citrique dans tous les os fossiles, et de l'anhydride carbonique dans certains d'entre eux, est en faveur de la conception selon laquelle ces .substances sont localisées à la surface des microcristaux de la matière minérale osseuse, et par conséquent plus facilement dissoutes.

BIBLIOGRAPHIE

r. BAUD, Ch.-Albert, DURIF, Simone et MORGENTHALER, Peter W. Recherches sur la structure cristalline de l'os humain fossile. Arch. suisses Anthrop. gén., Genève, 19, 1954, pp. 37-52.

2. - - et MoRGENTHALER, Peter W. Recherches sur l'ultrastructure de l'os humain fossile. Arch. suisses Anthrop. gén., Genève, 17, 1952, pp. 52-65.

3. BEAULIEU, M. et HERVÉ, A. Rayons X et acide citrique de l'os. Bull. Soc. Chim.

biol., Paris, 35, 1953, pp. 491-493.

4. CARLSSON, Arvid and HOLLUNGER, Gunnar. The effect of vitamin D on the citric acid metabolism, Acta physiol. scand., Stockholm, 31, 1954, pp. 317-333.

5. CARNOT, Adolphe. Recherches sur la composition générale et la teneur en fluor des os modernes et des os fossiles des différents âges. Annales des Mines, Paris, Mém., Sér. 9, 3, 1893, pp. 155-195.

6. CARTIER, Pierre. Les constituants minéraux des tissus. calcifiés. Bull. Soc. Chim.

biol., Paris, 30, 1948, pp. 65-81.

7. CooK, Sherbune F. The fossilization of human bone: calcium phosphate, and car- bonate. University of California Pub!. in Amer. Archaeol. and Ethnol., Berkeley, 40, 1'951, pp. 263-279.

8. - - and HEIZER, Robert F. The present status of chemical methods for dating prehistoric bon~. American Antiquity, Salt Lake City, 18, 1953, pp. 354-358.

90 ^{FAITS ET DOCUMENTS}

9. DALLEMAGNE, Marcel-J. Une méthode de dosage du C0₂ dans les solides pulvérisés.

Bull. Soc. Chim. bioL, Paris, 32, 1950, pp. 282-286.

10. - - , FABRY, Claudine et PosNER, Aaron S. A propos de l'anhydride carbonique des sels osseux. J. Physiol., Paris, 46, 1954, pp. 325-329.

II. DICKENS, Frank. The citric acid content of animal tissues, with reference to its occurrence in bone and tumour. Biochem. J., Cambridge, 35, 1941, pp. IOII- 1023.

12. THUNBERG, Torsten. The citric acid content of older, especially medieval and prae- historic bone material. Acta physiol. scand., Stockholm, 14, 1947, pp. 245-247.

Ch.-Albert BAUD, Paul BoDSON

et Peter W. MoRGENTHAiER.

Institut d'Anatomie de l'Université de Genève.

Institut de Thérapeutique Expérimentale de l' Uni- versité de Liège, Belgique.

Institut d'Anthropologie de l'Université de Genève.