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Psychoactive plants have played a significant role in Andean cultures for millennia. Whilst there is evidence of the importance of psychoactive plants in the Andean archaeological record, none of these are direct proof that these culturally significant plants were used by ancient Andean populations. This project utilised liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) to investigate the use of psychoactive plants in individuals from cemetery sites in Chile and Peru by analysing hair specimens for a variety of psychoactive compounds. Hair specimens from 46 individuals buried at cemetery sites in the Azapa Valley (northern Chile) belonging to the Cabuza culture (c AD 300 ¿ 1000) indicated around half of these people ingested coca, as evidenced by the detection of BZE in hair specimens. Two individuals from this population tested positive for bufotenine, the main alkaloid in Anadenanthera snuff. There is a specific material culture associated with snuffing. These findings confirm Anadenanthera was consumed in the Azapa Valley. The 11 individuals from Peru came from the necropolis at Puruchuco-Huaquerones in the Rímac valley near Lima. These individuals belonged to the Ichma culture, but would have been under Inca imperial control during the Late Horizon. Although only a small sample, two-thirds tested positive for BZE, suggestive that access to coca was widespread. This project presents a synthesis of the archaeological evidence for the use of various psychoactive plants in Andes. Also presented is the first report of the detection of bufotenine in ancient hair samples and additional data contributing to the understanding of the use of coca in the Andes. / Arts and Humanities Research Council (AHRC). Andy Jagger and Francis Raymond Hudson funds at the University of Bradford

Afin de pallier le manque de précision dans l’estimation du sexe via les méthodes morphologiques, surtout dans le cas des juvéniles, diverses méthodes basées sur la génétique ont été appliquées en bioarchéologie. Outre l’analyse de l’ADN ancien, la présence dans l’émail de certaines protéines associées au sexe, telle que l’amélogénine, permet d’apporter des informations hautement précises. Le présent mémoire a donc pour objectif d’appliquer cette méthode sur un échantillon archéologique issu de trois cimetières euro-québécois en vue de comparer les résultats avec les données ostéologiques antérieures. Afin d’extraire l’amélogénine, l’émail de molaires de 47 individus a subi une abrasion minimale à l’acide et les échantillons extraits ont ensuite été analysés au spectromètre de masse. Les résultats indiquant la présence ou l’absence de différentes chaînes de peptides (N = 40) associées au chromosome X (AMELX) ou au chromosome Y (AMELY), nous ont permis d’estimer le sexe de chaque individu (masculin = présence d’au moins une des 18 chaînes de peptides d’AMELY; féminin = absence de chaînes de peptides d’AMELY). Les résultats issus de la protéomique sont presque tous en accord (85 %) avec les données ostéologiques. Pour les individus adultes (N = 24), l’accord inter-méthodologique est presque parfait et hautement significatif. Pour les individus juvéniles, les résultats ont été soit confirmés (N = 10), modifiés (N = 6) ou attribués (N = 7) par la protéomique. Dans notre échantillon, on remarque qu’il y a plus de femmes et de filles que d’hommes et de garçons. L’apport de données protéomiques pour l’estimation du sexe des juvéniles est non négligeable et propose des avenues de recherches intéressantes pour les futures analyses qui concernent la mortalité reliée au sexe dont celle des enfants. / In order to compensate for the lack of accuracy for sex estimation especially for juveniles, various methods based on genetics were applied in bioarchaeology. Apart from ancient DNA, the presence of some sex-related proteins such as the amelogenin in tooth enamel can yield precise information in this regard. The objective of this thesis was therefore to apply this method on an archaeological sample originating from three euro-Canadian cemeteries, in order to compare the results with those obtained from the previous osteological data. To extract amelogenin the enamel of molars sampled from 47 individuals went through a minimal abrasion using acid and the sample was then analyzed by mass spectrometry. The results indicated the presence or absence of different peptide chains (N = 40) associated with the X (AMELX) or Y (AMELY) chromosome, allowing us to estimate the sex of each individual (male = presence of at least one of the 18 Y-coding peptide chains; female = absence of Y-coding peptide chains). The results from proteomics were almost completely in agreement (85 %) with the osteological data. For the adults (N= 24), the inter-methodological agreement was nearly perfect and highly significant. For the juveniles, the results were either confirmed (N = 10), modified (N = 6) or even assigned for the first time (N = 7) by proteomics. In our sample, there are more women and girls than men and boys. The proteomic analysis brings substantial data for both adults and children sex determination and provide interesting research avenues for the future analysis of mortality linked to sex, especially for juvenile samples.

In anthropology, elemental analysis of bone and teeth can provide significant details about an individual’s life history, such as diet, toxicity exposure, residency, and migration patterns. Intra-individual comparisons can help to gather information about a single individual’s life, while inter-individual comparisons can help illustrate a community’s life history during these periods. However, current methods of elemental analysis commonly involve the destruction of skeletal samples, which can damage a collection’s integrity and be perceived as disrespectful by descendant communities. Preliminary research has validated handheld x-ray fluorescence spectrometry (HHXRF) as an accurate and reliable method of analysis appropriate for determining the elemental composition of archaeological bone and teeth. In this study, teeth from 16 individuals (N=16) from the pre-conquest Classic Period (AD 625-1100) Maya site of Altun Ha, Belize, were analyzed using HHXRF to identify trace elements to gain a better understanding of the lives of the individuals and community. This study expands upon preliminary research by increasing the sample size and utilizes a filter to increase sensitivity to elements of interest. Diet and mobility were assessed using calcium (Ca), strontium (Sr), and bromine (Br) ratios. Net photon counts per element of interest were extracted and converted into ratios. An inter- and intra-individual comparison model was used. Results of calculated Sr/Ca ratios show a general increased reliance on marine subsistence sources within the sample. Shifts that do not align with this trend are present in several individuals, indicating social complexity of Altun Ha. Results of Br/Ca ratios are less clear in regard to diet and warrant further investigation.

La fin du Pléistocène et le début de l’Holocène sont marqués par des bouleversements environnementaux d’une ampleur et d’une intensité exceptionnelles en Europe de l’Ouest. Ces quelque huit millénaires ont été scindés en périodes chronoculturelles principalement à partir de critères typotechnologiques de l’industrie lithique, correspondant au Paléolithique final, et au premier et au second Mésolithique. L’identité biologique des groupes humains de cette période n’avait jusqu’alors jamais été étudiée de façon spécifique et la réalité anthropologique de ces partitions pose question. À partir d’un corpus réactualisé de 70 sites couvrant les territoires actuels de la France, de l’Allemagne, de la Belgique, du Luxembourg, de la Suisse, de l’Italie, de l’Espagne et du Portugal, ce sont 617 spécimens pour les restes osseux et 251 pour les restes dentaires qui ont été analysés. Des caractéristiques squelettiques ont été enregistrées et analysées selon un protocole unique : proportions squelettiques comme la stature, l’indice brachial et l’indice crural, morphométrie crânienne et mandibulaire, analyse par morphométrie géométrique de la conformation du neurocrâne et variations anatomiques non métriques crâniennes et dentaires. L’ensemble des données recueillies a fait l’objet de traitements statistiques adaptés, descriptifs, multivariés et exploratoires. Parmi les résultats obtenus, l’analyse métrique et morphologique de la mandibule révèle des changements microévolutifs de la morphologie mandibulaire en lien avec l’intensification de l’élargissement du spectre des ressources consommées au cours du Mésolithique. Un fonctionnement différent des groupes est proposé entre ceux établis sur les zones côtières et les continentaux. Les groupes côtiers seraient organisés selon un système plutôt fermé, traduit par la structuration régionale des données anthropobiologiques, alors que les groupes continentaux, bien qu’ayant un ancrage local, possèderaient des réseaux d’échanges plus larges et/ou plus réguliers. Enfin, la permanence des groupes humains du Paléolithique final au Mésolithique est avancée, ainsi qu’au sein des zones côtières durant tout le Mésolithique, alors qu’une discontinuité populationnelle entre premier et second Mésolithique est mise en évidence dans l’aire continentale. L’hypothèse d’une arrivée de nouveaux groupes depuis les régions situées plus à l’est, poussés par la progression néolithique en Europe centrale à partir du VIIème millénaire cal BC est avancée, rejoignant un des scenarii proposés à partir de l’analyse de l’ADN ancien. / Environmental changes of exceptional magnitude and intensity occurred during the Late Pleistocene and the Early Holocene in Western Europe. These- some eight millennia- have been divided into chronocultural periods based on typotechnological lithic industries, corresponding to the Late Palaeolithic and the Early and Late Mesolithic. The biological identity of the human groups from this lengthy period of time has never previously been studied in a systematic way, and the anthropological meaning of these divisions remains unclear. In order to fill this gap in knowledge, this thesis presents the results of analyses of an up-to-date sample of 617 skeletal specimens and 251 dental remains covering 70 sites from France, Germany, Belgium, Luxembourg, Switzerland, Italy, Spain and Portugal. Skeletal characteristics, including skeletal proportions- stature, brachial and crural indices -, cranial and mandibular morphometrics, geometric morphometric analysis of the neurocranium, and non-metric skeletal and dental traits were recorded and analysed using a single protocol. All data collected were subjected to suitable descriptive, multivariate and exploratory statistical treatments. Among the results obtained, the metric and morphological analysis of the mandible reveals micro-evolutionary morphological changes related to the intensified exploitation of a broader spectrum of food resources during the Mesolithic. Human groups in coastal zones differ from those located further inland. Coastal groups evince a rather closed system, reflected by a regional structure of bioanthropological data, whereas inland groups, while locally based, are characterized by broader and/or more regular networks of population interaction. Finally, there appears to be continuity between human groups from the Late Palaeolithic to the Early Mesolithic, as well as throughout the Mesolithic in coastal areas, while population discontinuity between the Early and Later Mesolithic is highlighted in the continental area. The arrival of new groups from areas further east, driven by Neolithic population advances through Central Europe from the 7th millennium BC cal is hypothesised, similar to one of the scenarios proposed from the analysis of aDNA.

Afin de distinguer les immigrants de première génération des individus nés à Québec et de discuter de l’identité des immigrants de cette ville aux XVIIIe et XIXe siècles, trente-quatre squelettes humains exhumés du cimetière protestant Saint-Matthew (Québec, 1771-1860) ont fait l’objet d’analyses ostéologiques et isotopiques du strontium (87Sr/86Sr) et de l’oxygène (δ18O). Les teneurs obtenues, bien que moins précises que les données historiques, ont permis de distinguer trois groupes d’origine, soit les individus nés à Québec (N = 12), les immigrants de première génération provenant le plus probablement des îles Britanniques et du nord de la France (N = 19) et les immigrants de première génération dont l’origine ne peut être précisée (N = 3). De plus, l’origine écossaise de certains individus a pu être suggérée en fonction de compositions isotopiques variant entre -10,0 et -9,09 % vs VSMOW. La comparaison des groupes d’origine à des données provenant de sources historiques et d’une étude antérieure a permis de dresser un portrait de l’identité des immigrants, à la fois sur les plans populationnel et individuel. De plus, les compositions isotopiques (δ18O, 87Sr/86Sr, δ13C et δ15N) nous laissent croire qu’au moins un individu pourrait être d’origine amérindienne et qu’un autre proviendrait d’une partie de l’Europe plus appauvrie en 18O (possiblement un pays scandinave ou une région alpine). La distribution spatiale des sépultures nous a également permis d’émettre des hypothèses sur les liens familiaux et sociaux d’immigrants inhumés en caveaux ou entassés de façon particulièrement modeste. / In order to distinguish first-generation immigrants from individuals born in Québec City and discuss the identity of immigrants to this city in the 18th and 19th centuries, osteological analysis as well as strontium (87Sr/86Sr) and oxygen (δ18O) isotopic analysis have been applied to thirty-four human skeletons exhumed from the Protestant cemetery of Saint-Matthew (Québec City, 1771-1860). The isotopic compositions obtained, although not as precise as historical data, allowed the distinction between three groups of origin: individuals born in Québec City (N = 12), first-generation immigrants most probably from the British Isles or northern France (N = 19) and first-generation immigrants whose origin cannot be determined (N = 3). In addition, the Scottish origin of some individuals could be suggested on the basis of isotopic compositions ranging from -10.0 to -9.09% vs. VSMOW. The comparison of these groups with data from historical sources and a previous study provides an overall picture of the immigrants’ identity, on both an individual and a populational level. In addition, isotope compositions (δ18O, 87Sr/86Sr, δ13C and δ15N) suggest that at least one individual could be Native American and another could come from an 18O depleted part of Europe (possibly Scandinavia or the Alps). Moreover, the spatial organization of burials allows us to consider the possible family and social ties of some immigrants buried in brick vaults or crammed into particularly modest graves.

Les enthésopathies sur le squelette sont considérées comme des "marqueurs d'activité" en anthropologie biologique. L'étude de tels "marqueurs" pour des fossiles européens du Paléolithique supérieur et du Mésolithique offre l'opportunité d'enrichir notre connaissance des comportements et des modes de vie de ces populations et d'en illustrer certains aspects inconnus, notamment la division sexuelle du travail. Les lacunes méthodologiques (absence de référence médicale et de validation) que présente cette approche m'ont conduit à proposer une nouvelle méthode d'étude. Cette méthode, composée de 4 systèmes de cotation, a été testée sur un échantillon de référence (âge au décès, sexe et activité connus). L'analyse a permis de caractériser une relation entre les modifications osseuses et l'activité physique pour l'un des systèmes. Ce dernier a ensuite été appliqué à un ensemble de fossiles européens du Paléolithique supérieur et du Mésolithique (n = 95) dont les caractéristiques biologiques (âge et sexe) ont été réévaluées au moyen de méthodes fiables. Les résultats attestent de l'intérêt de la démarche. D'une part, ils permettent d'avancer l'hypothèse d'une division sexuelle du travail à ces périodes, avec une pratique du lancer dévolue aux hommes. Ils révèlent d'autre part des différences comportementales entre les populations gravettiennes et celles des périodes plus récentes, impliquant notamment une réduction des distances parcourues et une intensification de l'exploitation du milieu à la fin du Paléolithique supérieur et au Mésolithique. / In bioarchaeology, enthesopathies i.e. "musculoskeletal stress markers" are assumed to reflect the activity of the attaching musculature. The study of enthesopathies in European Upper Palaeolithic and Mesolithic human fossils offers the opportunity to improve our knowledge of the behaviours and lifestyles of these populations and to reveal some unknown aspects like sexual division of labour. The methodological gaps in this approach (e.g. absence of medical reference and validation) led me to propose a new method of studying enthesopathies based on current medical data. This method consists of four scoring systems and has been tested on a reference sample of known age at death, sex and activity. The analysis has established a link between osseous modifications and physical activity for one of the systems. The latter has been applied to a sample of Upper Palaeolithic and Mesolithic fossils (n = 95) after a new assessment of their sex and age at death by using reliable methods. The results give evidence of the relevance of this approach. First, they allow to propose the hypothesis of a sexual division of labour during this period, with throwing activities devolved to men. Second, the results reveal behavioural differences between Gravettian populations and more recent ones, implying a reduction in mobility and an intensification of subsistence activities at the end of the Upper Palaeolithic and during the Mesolithic.