Archéologie: la révolution du lait

Lait
Une faisselle néolithique

Dans les années 1970, l’archéologue Peter Bogucki fouillait un site de l’age de pierre dans les plaines fertiles du centre de la Pologne quand il a découvert un assortiment d’objets étranges. Les gens qui y avaient vécu il y a environ 7.000 ans étaient parmi les premiers agriculteurs de l’Europe centrale, et ils avaient laissé derrière eux des fragments de poterie parsemées de trous minuscules. Il semblait que l’argile rouge grossière avait été cuite toute percée avec des morceaux de paille.

En fouillant dans la littérature archéologique, Bogucki a trouvé d’autres exemples de poterie ancienne perforée. «elles étaient tellement inhabituelles – les gens les incluaient presque toujours dans les publications, » dit Bogucki, maintenant à l’Université de Princeton dans le New Jersey. Il avait vu quelque chose de semblable chez un ami qui l’utilisait pour égoutter le fromage, alors il a envisagé que la poterie pourrait être reliée à la fabrication du fromage. Mais il n’avait aucun moyen de tester son idée.

Les tessons mystérieux sont restés stockés jusqu’en 2011, lorsque Mélanie Roffey-Salque les a sortis et a analysé les résidus gras conservés dans l’argile. Roffey-Salque, une géochimiste de l’Université de Bristol, Royaume-Uni, a découvert les signatures de matières grasses du lait en abondance – preuve que les premiers agriculteurs avaient utilisé la poterie tamis pour séparer les solides du lait gras du lactosérum liquide. Cela fait des reliques polonaises la plus ancienne de preuve connue de la fabrication de fromage au le monde.

La trouvaille de Roffey-Salque fait partie d’une vague de découvertes sur l’histoire de lait en Europe. Beaucoup d’entre elles viennent d’un projet de 3,3 millions € (4,4 millions $) qui a débuté en 2009 et qui a impliqué des archéologues, des chimistes et des généticiens. Les conclusions de ce groupe éclairent la manière profonde dont les produits laitiers ont façonné le peuplement humain sur le continent.

Au cours de l’âge de glace le plus récent, le lait était essentiellement une toxine pour les adultes parce que – contrairement aux enfants – ils ne pouvaient pas produire l’enzyme lactase nécessaire à la décomposition du lactose, le principal sucre du lait. Mais quand l’agriculture a commencé à remplacer la chasse et la cueillette au Moyen-Orient il y a environ 11.000 ans, les éleveurs ont appris à réduire le lactose dans les produits laitiers à des niveaux tolérables par la fermentation du lait en faisant du fromage ou du yogourt. Plusieurs milliers d’années plus tard, une mutation génétique s’est répandue à travers l’Europe. Elle a donné aux gens la capacité de produire de la lactase – et de boire du lait – tout au long de leur vie. Cette adaptation a ouvert une riche source nouvelle de nutrition qui pourraient avoir aidé les communautés lorsque les récoltes étaient mauvaises.

Cette révolution du lait en deux étapes peut avoir été un facteur primordial permettant aux groupes d’agriculteurs et d’éleveurs du sud de se répandre à travers l’Europe et de déplacer les cultures de chasseurs-cueilleurs qui vivaient là depuis des millénaires. « Ils se propagent très rapidement dans l’Europe du Nord d’un point de vue archéologique, » explique Mark Thomas, un généticien des populations à l’University College de Londres. Cette vague d’émigration a laissé une empreinte durable sur l’Europe, où, contrairement à de nombreuses régions du monde, la plupart des gens peuvent maintenant tolérer le lait. « Il se pourrait qu’ une large proportion d’Européens soient les descendants des premiers producteurs de lactase persistante en Europe», dit Thomas.

Des estomacs solides

Les jeunes enfants produisent presque universellement de la lactase et peuvent digérer le lactose contenu dans le lait de leur mère. Mais à mesure qu’ils vieillissent, le gène de la lactase s’éteint. Seule 35% de la population humaine peut digérer le lactose delà de l’âge de sept ou huit ans. « Si vous êtes intolérant au lactose et que vous buvez une demi-pinte de lait, vous allez être vraiment malade. La diarrhée explosive – dysenterie essentiellement « , dit Oliver Craig, un archéologue à l’Université de York, au Royaume-Uni. « Je ne dis pas que c’est mortel, mais c’est assez désagréable. »

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Seul un tiers de la population produit de la lactase à l’âge adulte, ce qui leur permet de boire du lait.

La plupart des gens qui conservent la capacité de digérer le lait ont leurs ancêtres en Europe, où le trait semble être lié à un seul nucléotide dans lequel la base cytosine de l’ADN s’est changé en thymine dans une région génomique proche du gène de la lactase. Il y a d’autres poches de persistance de la lactase en Afrique de l’Ouest, au Moyen-Orient et en Asie du Sud qui semble être liée à une mutation s3 séparée (voir carte ci-dessus).

Le commutateur du nucléotide unique à l’Europe est arrivé relativement récemment. Thomas et ses collègues ont estimé le moment en regardant les variations génétiques dans les populations modernes et exécutant des simulations informatiques sur la façon dont la mutation génétique liée aurait pu se propager à travers les populations anciennes. Ils ont proposé que le trait de persistance de la lactase, surnommé l’allèle LP, a émergé environ il y a quelques 7500 années dans les grandes plaines fertiles de Hongrie.

Un gène puissant

Une fois que l’allèle LP est apparu, il a offert un avantage sélectif important. Dans une étude de 2004, les chercheurs estiment que les personnes ayant la mutation auraient un avantage reproductif de jusqu’à 19% sur ceux qui ne l’avaient pas. Les chercheurs appellent ce degré de sélection « parmi les plus forts jamais vu chez aucun gène du génome ».

Sur plusieurs centaines de générations, cet avantage pourrait aider une population à prendre le contrôle d’un continent. Mais seulement si « la population dispose d’un approvisionnement en lait frais et d’élevage laitier », dit Thomas. « C’est une co-évolution gène-culture. Ils se nourrissent l’un l’autre ».

Pour étudier l’histoire de cette interaction, Thomas a fait équipe avec Joachim Burger, un paléo-généticien de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence en Allemagne, et Matthew Collins, un bioarchéologue de l’Université de York. Ils ont organisé un projet pluri-disciplinaire appelé LeCHE (persistance de la lactase dans l’histoire culturelle de l’Europe primitive), qui a réuni une douzaine de chercheurs en début de carrière venus de toute l’Europe.

En étudiant la biologie moléculaire humaine, l’archéologie et la chimie de poterie ancienne, les participants de LeCHE espéraient également aborder une question clé sur les origines des Européens modernes. «Ç’est une question durable en archéologie – descendons-nous des agriculteurs du Moyen-Orient ou des chasseurs-cueilleurs autochtones», dit Thomas. L’argument se résume à évolution par rapport à remplacement. Est-ce que les populations indigènes de chasseurs-cueilleurs en Europe ont absorbé l’agriculture et l’élevage? Ou est-ce qu’un afflux de colons agriculteurs à supplanter les indigènes, grâce à une combinaison de gènes et de technologie?

Un début de preuve est venu d’études d’os d’animaux trouvés sur les sites archéologiques. Si les bovins sont élevés principalement pour l’élevage laitier, les veaux sont généralement abattus avant leur premier anniversaire de sorte que leurs mères puissent toujours être traites. Mais si les bovins sont élevés principalement pour la viande, ils sont tués plus tard, quand ils ont atteint leur taille normale. (Le modèle, sinon les âges, est similaire pour les moutons et les chèvres, qui faisaient partie de la révolution de l’élevage laitier.)

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La diapora laitière Les pratiques de l’utilisation du lait se répendu à partir du Moyen Orinet vers l’Europe. Elles faisaient partie de la transition néolithique de la cueillette et de la chasse vers l’agriculture.

Sur la base d’études de modèles de croissance des os,  le participant à Leche Jean-Denis Vigne, un archéozoologue au Musée national français d’histoire naturelle de Paris, suggère que l’élevage laitier dans le Moyen-Orient remonte à l’époque où les humains ont commencé à domestiquer animaux là-bas, il y a environ 10500 années. Ce serait le placer juste après la transition Néolithique au Moyen-Orient – où une économie basée sur la chasse-cueillette a cédé la place à une consacrée à l’agriculture. L’élevage laitier, dit Roz Gillis, également un archéozoologue au musée de Paris, « a peut-être été l’une des raisons pour lesquelles les populations humaines ont commencé piéger et garder les ruminants comme les bovins, ovins et caprins ». (Voir la carte ci-dessus.)

L’élevage laitier s’est ensuite propage de concert avec la transition néolithique, dit Gillis, qui a examiné la croissance osseuse sur 150 sites en Europe et en Anatolie (Turquie moderne). Comme l’agriculture s’est propagé de l’Anatolie vers nord de l’Europe sur environ deux millénaires, la production laitière a suivi une évolution similaire.

À eux seuls, les modèles de croissance ne disent pas si la transition néolithique en Europe est passé par l’évolution ou le remplacement, mais les os de bovins offrent des indices importants. Dans une étude, Burger et plusieurs autres participants LeCHE ont trouvé que les bovins domestiques des sites néolithiques en Europe étaient plus étroitement liés aux vaches du Moyen-Orient,  qu’aux aurochs sauvages indigènes. Ceci est une indication forte que les éleveurs entrants amenaient leurs troupeaux avec eux, plutôt que de domestiquer localement, dit Burger. Une histoire similaire se dessine à partir d’études de l’ADN des anciens humains récupéré dans quelques sites d’Europe centrale. Cela suggère que les agriculteurs néolithiques ne descendaient pas des chasseurs-cueilleurs qui vivaient là avant.

Prises ensemble, les données aident à résoudre l’origine des premiers agriculteurs européens. « Pendant longtemps, le courant dominant de l’archéologie européenne continentale a déclaré que les chasseurs-cueilleurs du Mésolithique s’étaient transformés en agriculteurs néolithiques», dit Burger. « Nous avons essentiellement montré qu’ils étaient complètement différents. »

Lait ou viande

Étant donné que l’élevage laitier au Moyen-Orient a commencé des milliers d’années avant que l’allèle LP n’émerge en Europe, les éleveurs anciens doivent avoir trouvé des façons de réduire les concentrations de lactose dans le lait. Il semble probable qu’ils l’ont fait par la fabrication du fromage ou du yogourt. (les fromages fermentés, comme la féta et le cheddar ont une petite fraction du lactose présent dans le lait frais, les fromages à pâte dure âgés comme le parmesan n’en ont guère.)

Pour tester cette théorie, les chercheurs du LeCHE ont pratiqué des tests chimiques sur les poteries anciennes. La grossière argile poreuse contient suffisamment de résidus pour que les chimistes distingue le type de graisse qui a été absorbé au cours du processus de cuisson: si c’était de la viande ou du lait, et de ruminants comme les vaches, les moutons et les chèvres ou d’autres animaux. « Cela nous a donné un moyen de disant quel genre de choses étaient cuites, » explique Richard Evershed, chimiste à l’Université de Bristol.

Evershed et ses collaborateurs du LeCHE ont trouvé de la matière grasse de lait sur la poterie du Croissant Fertile au Moyen-Orient Croissant remontant au moins à 8.500 années, et le travail de Roffey-Salk sur la poterie polonaise offre une preuve claire que les éleveurs en Europe produisaient du fromage pour compléter leur alimentation il y a entre 6800 et 7.400 ans. Dès lors, les produits laitiers était devenus un élément de l’alimentation néolithique, mais ils étaient pas encore une partie dominante de l’économie.

Lait: allèle LPCette étape suivante est arrivée lentement, et elle semble avoir exigé la propagation de la persistance de la lactase. L’ allèle LP  n’est devenu fréquent dans la population que quelque temps après son émergence: Burger a examiné la mutation dans des échantillons d’ADN humain antique et il ne l’a trouvé qu’à partir de il y a 6.500 ans dans le nord de l’Allemagne.

Les modèles créés par la participante à LeCHE Pascale Gerbault, une généticienne de la population à l’University College de Londres, expliquent comment le trait pourrait s’être propagé. Quand les cultures néolithiques du Moyen-Orient se sont déplacées vers l’Europe, leurs technologies agricoles et l’élevage les ont aidés à supplanter les chasseurs-cueilleurs locaux. Et comme les gens du Sud poussaient vers le nord, dit Gerbault, l’allèle LP a surfé la vague de migration.

La persistance de la lactase a mis longtemps pour s’établir dans les parties du sud de l’Europe, parce que les agriculteurs néolithiques s’y étaient installés avant l’apparition de la mutation. Mais comme la société agricole se développait vers le nord et vers l’ouest sur de nouveau territoire, l’avantage procuré par persistance de la lactase eut un grand impact. « Comme la population croît rapidement en bordure de la vague, l’allèle peut augmenter en fréquence, » dit Gerbault.

Les restes de ce modèle sont encore visibles aujourd’hui. En Europe du Sud, la persistance de la lactase est relativement rare – moins de 40% en Grèce et en Turquie. En Grande-Bretagne et en Scandinavie, en revanche, plus de 90% des adultes peuvent digérer le lait.

La conquête des bovins

À la fin du Néolithique et au début de l’âge du bronze, il y a environ 5000 ans, l’allèle LP était répandu dans la plupart de l’Europe du nord et centrale, et l’élevage du bétail était devenu une partie dominante de la culture. « Ils découvrent ce mode de vie, et une fois qu’ils peuvent vraiment obtenir les avantages nutritionnels ils augmentent ou intensifier l’élevage aussi», dit Burger. Les os de bovins représentent plus des deux tiers des os d’animaux dans de nombreux sites archéologiques de la fin du Néolithique et du début de l’Age du Bronze en Europe centrale et septentrionale.

Les chercheurs du LeCHE sont toujours dérouté quant à savoir  pourquoi la capacité à consommer du lait a conféré un tel avantage dans ces régions. Thomas suggère que, comme les gens déplacés vers le nord, le lait aurait été un rempart contre la famine. Les produits laitiers – qui pouvaient être stockés pendant plus longtemps dans des climats plus froids – fournissaient de riches sources de calories qui étaient indépendantes des périodes de végétation ou des mauvaises récoltes.

D’autres pensent que le lait peut avoir aidé, en particulier dans le nord, en raison de sa concentration relativement élevée en vitamine D, un nutriment qui peut aider à parer maladies telles que le rachitisme. Les humains synthétisent la vitamine D naturellement que lorsqu’ils sont exposés au soleil, ce qui est rendu difficile pour les habitants du Nord d’en fabriquer assez pendant les mois d’hiver. Mais la persistance de la lactase a également pris racine sous le soleil d’Espagne, jetant un doute sur le rôle de la vitamine D.

Le projet LeCHE peut offrir un modèle sur la manière dont on pourrait répondre à des questions archéologique grâce à l’utilisation d’une variété de disciplines et d’outils. « Ils ont eu beaucoup de différents tentacules – Archéologie, paléoanthropologie, l’ADN ancien et de l’ADN moderne, l’analyse chimique – tous axés sur une seule question, » dit Ian Barnes, un  paléo-généticien au Royal Holloway, Université de Londres, qui ne participait pas au projet. « Il y a beaucoup d’autres changements alimentaires qui pourraient être étudiés de cette manière. »

L’approche pourrait, par exemple, aider à démêler les origines de l’amylase, une enzyme qui aide à décomposer l’amidon. Les chercheurs ont suggéré que le développement de l’enzyme pourrait avoir suivi – ou rendu possible – l’appétit croissant pour les céréales qui a accompagné la croissance de l’agriculture. Les scientifiques veulent aussi de retracer l’évolution de l’alcool déshydrogénase, qui est crucial pour la dégradation de l’alcool et pourrait révéler les origines de la soif de l’humanité pour la boisson.

Certains des membres de LeCHE sondent maintenant plus en arrière dans le temps, dans le cadre d’un projet nommé BEAN (Pont entre le néolithique européen anatolien), qui se penche sur la façon dont les premiers agriculteurs et éleveurs ont fait leur chemin vers l’Europe. Burger, Thomas et leurs collaborateurs de BEAN seront en Turquie cet été. Ils vont retracer les origines du Néolithique à l’aide de modèles informatiques et l’analyse de l’ADN ancien dans l’espoir de mieux comprendre qui étaient les premiers agriculteurs, et quand ils sont arrivés en Europe.

Lait: beyaz peynir
Beyaz-peynir

Sur le chemin, ils rencontreront le beyaz peynir, un fromage de brebis salé mangé avec presque chaque petit-déjeuner turc. Il est probablement un peu semblable au fromage que les agriculteurs néolithiques de la région mangeaient il y a près de 8000 ans – bien avant que l’avancée de la persistance de la lactase aie permis aux gens de boire du lait frais.

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