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Doctorant(e) en biogéochimie appliquée à l'archéologie H/F

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Informations générales

Référence : UMR7209-ALEDUF-001
Lieu de travail : PARIS 05
Date de publication : mercredi 22 juillet 2020
Nom du responsable scientifique : Directeurs de thèse : Thanh Thuy NGUYEN TU (METIS), Alexa DUFRAISSE (AASPE), Co-directeurs : Anne POSZWA (LIEC), Julien BOUCHEZ (IPGP) et Stéphane PONTON (SILVA)
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 2 novembre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La destruction de la charpente de la cathédrale de Notre-Dame de Paris, dans l'incendie du 15 avril 2019, est une occasion exceptionnelle d'obtenir des données originales sur la provenance géographique des bois qui la composent, approvisionnés sur quatre principales phases du chantier : 12ème,13ème, 14ème et 19ème siècles. Supposée être limitée à une origine relativement locale, aucune preuve ne vient étayer cette hypothèse. Selon des sources historiques, le Bassin de l'Yonne serait notamment une zone potentielle d'approvisionnement par flottage.

Partant de l'hypothèse que les arbres se développant sur des roches et des sols contrastés possèdent des signatures géochimiques spécifiques, des traceurs géochimiques seront recherchés dans les bois plus ou moins carbonisés de la charpente de Notre-Dame et comparés à ceux mesurés dans les bois d'arbres actuels prélevés sur des sites de référence, sélectionnés comme sites potentiels d'origine. Les travaux se focaliseront sur les teneurs élémentaires et sur deux marqueurs du type de roche sur lesquels les arbres ont poussé : les rapports isotopiques du strontium (87Sr/86Sr) et du néodyme (143Nd/144Nd).

Un prérequis à cette étude est de comprendre l'effet de la carbonisation sur les compositions élémentaires et isotopiques (87Sr/86Sr et 143Nd/144Nd) du bois. La première étape de ce travail de thèse consistera donc à calibrer les signaux dendro-chimiques et isotopiques sur des bois de chênes actuels carbonisés expérimentalement en conditions contrôlées.
Des sites d'origine potentielle seront sélectionnés pour faire partie de ces régions « test ». Ces dernières seront définies notamment par l'étude dendrochronologique des bois de Notre-Dame. Ainsi, le travail du doctorant consistera à établir de nouveaux référentiels dendro-chimiques à partir de l'échantillonnage et l'analyse élémentaire et isotopique de bois d'arbres actuels au sein de ces zones de provenance.
Sur des bois de Notre-Dame, les compositions élémentaires et signatures isotopiques en Nd et Sr seront déterminées dans le cadre du doctorat. Il s'agira ensuite de comparer ces signatures à celles des référentiels afin de préciser les zones géographiques de provenance des bois pour l'approvisionnement du chantier. Ceci permettra de mieux appréhender la gestion des territoires forestiers ainsi que les contextes socio-économiques et environnementaux au Moyen-Âge autour de Paris.

A notre connaissance, il s'agira de la première application de l'utilisation des isotopes du néodyme à la provenance de bois archéologiques. Qui plus est, la combinaison avec la composition élémentaire et les isotopes du strontium pourra ainsi aboutir à un nouvel outil majeur de dendro-provenance, à forte potentialité de discrimination géographique comme le montrent les études de provenance fondée sur l'intégration de systèmes isotopiques multiples.

Contexte de travail

Les UMR d'accueil METIS et AASPE dans lesquelles le doctorant effectuera la majorité de ses recherches relèvent des instituts d'Ecologie et d'Environnement (INEE), et des Sciences de l'Univers (INSU) du CNRS.
L'UMR METIS s'intéresse aux "surfaces Continentales" ; ses questionnements scientifiques concernent le fonctionnement physique et biogéochimique des milieux continentaux superficiels (sols et eaux) et profonds (aquifères/aquitards) et leurs évolutions possibles sous différents forçages naturels et anthropiques (contamination, utilisation des ressources, modification du milieu, évolution de la morphologie, climat…).
Au sein du département Biogéochimie de METIS, l'équipe Géochimie Organique et Minérale (GOME) de l'Environnement travaille sur la composition chimique et isotopique des environnements continentaux pour en préciser le fonctionnement, reconstituer les environnements passés, afin de mieux en appréhender les évolutions futures. Les thématiques de recherche de l'équipe GOME incluent plusieurs projets en archéochimie visant à documenter les interactions passées entre l'Homme et son environnement.
Le doctorant sera inscrit à l'Ecole Doctorale Géosciences Ressources Naturelles et Environnement (ED 398) qui vise à proposer une formation à et par la recherche à des doctorants français ou étrangers souhaitant acquérir des compétences dans le domaine des Géosciences au sens large, combinant les aspects fondamentaux et leurs applications à la prospection, l'exploitation et la protection des ressources naturelles.

Ce projet s'inscrit dans le cadre du Groupe de travail « Bois et Charpente » du chantier scientifique Ministère de la Culture/CNRS de Notre-Dame de Paris.
L'étudiant sera co-encadré par plusieurs spécialistes, de l'effet de la carbonisation sur la composition géochimique des bois d'une part (Directeurs de thèse : Thanh Thuy NGUYEN TU (METIS), Alexa DUFRAISSE (AASPE) et, d'autre part, de la composition élémentaire et isotopique du bois (co-directeurs : Anne POSZWA (LIEC), Julien BOUCHEZ (IPGP) et Stéphane Ponton (SILVA)). Concrètement, le doctorant travaillera sur plusieurs sites parisiens ou nancéiens :
Sites parisiens :
Au sein de l'UMR METIS, TT Nguyen Tu est spécialisée dans la caractérisation biogéochimique de la matière organique végétale, notamment du bois et du charbon de bois. Elle est reconnue pour son expertise dans l'évaluation du degré de carbonisation et de la composition moléculaire et isotopique de la matière organique ancienne, ainsi que dans la reconstitution des environnements passés à partir de leur composition isotopique. Les laboratoires et équipements de l'UMR permettront la préparation des échantillons actuels et archéologiques ainsi que la carbonisation expérimentale des bois de référence.
L'UMR AASPE « Archéozoologie, archéobotanique : Sociétés, Pratiques et Environnements » est spécialisée en bioarchéologie. A. Dufraisse apportera son expertise en matière de carbonisation expérimentale et de méthodes en dendro-anthracologie.
L'UMR IPGP « Institut de Physique du Globe de Paris » apportera au projet sa capacité de mesure et son expertise en matière d'analyse des isotopes Sr et Nd (appliquée à une variété d'échantillons géologiques et biologiques, y compris les sols, et le bois pour le Sr). J. Bouchez a une expertise particulière dans l'interprétation de ces signaux géochimiques en ce qui concerne l'évolution des surfaces continentales par l'érosion, l'altération et l'absorption par les plantes.
Sites nancéiens :
L'UMR LIEC « Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux » apportera son expertise dans le domaine des sciences du sol et son savoir-faire pour la caractérisation des sols et des plantes. A. Poszwa a une expérience particulière dans l'utilisation des isotopes du strontium dans les systèmes sol-arbre. Le laboratoire chimique et la salle blanche du LIEC serviront à la minéralisation du bois, aux extractions du sol et à l'analyse de la concentration de toutes les solutions résultantes (par ICP MS).
L'UMR SILVA porte des axes de recherches qui concernent l'écologie forestière, la croissance et la santé des peuplements, et le matériau bois. Elle gère de nombreux sites d'expérimentation sylvicole à long terme, et possède une solide expérience dans la collecte et l'analyse de grands ensembles de données forestières. S. Ponton apportera son expertise en dendrochronologie et dendrochimie appliquées aux forêts passées et actuelles dans le cadre de l'analyse de la composition élémentaire des bois (EDS, WDS, ICP-MS et ICP-AES) et leur analyse densitométrique.

Contraintes et risques

Interdisciplinarité : travail entre différents laboratoires, en collaborations avec des chercheurs de disciplines diverses

Travail en relation avec l'avancement du chantier de restauration de la cathédrale de Notre-Dame de Paris.

Travail en salle blanche avec acides forts.

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