La palynologie est l'étude des grains de pollen et spores actuels mais aussi des palynomorphes (cellules et organismes microscopiques à parois organiques). La science qui étudie les palynomorphes fossiles est la paléopalynologie.
À l’intersection de l’archéologie, de la botanique, de l’ethnologie et des sciences agronomiques, la palynologie fait partie de l’archéobotanique, un ensemble de disciplines (carpologie, anthracologie) qui s’intéressent aux vestiges d’origine végétale.
Le terme palynologie a été introduit le 15 juillet 1944 par les botanistes gallois H. A. Hyde et anglais D. A. Williams, qui étudiaient le « plancton » aérien, poussière transportée par les vents. À la suite de différentes contributions, dans la publication spécialisée sur ce domaine Pollen Analysis Circular (en), des scientifiques Ernst Antevs (en), Paul Sears (en), A. Orville Dahl et L. R. Wilson qui cherchaient un nom pour la science de l'analyse des pollens, les deux botanistes britanniques créent le terme à partir du grec ancien παλύνω (palunein), « saupoudrer », et λογος (logos), « discours ».
Origine ancienne de la palynologie
De tout temps, les pollens émis par certains conifères tels que les pins (Pinus spp.) ou les sapins (Abies spp.), voire par certains feuillus (par exemple des chênes, Quercus spp.), ou par leurs peuplements, forment un nuage de poussière puis un dépôt de couleur plus ou moins jaune. À l'époque de leur émission, certains bois et forêts « fument » littéralement au moindre souffle de vent. Les Romains ou les paysans ne comprenant pas l'origine de cette « poussière », l'appelaient « nuage de soufre » ou « pluie de soufre » et l'attribuaient à une intervention diabolique.
Charles Harrison Blackley (en), médecin anglais de Manchester, est le pionnier de ce qu'on appelle aujourd'hui l’aéropalynologie. Atteint de rhume des foins, il en recherche la cause et suspecte les pollens. De 1870 à 1873, il place des plaques de verre, enduites de glycérine, sur un cerf-volant, et capte ainsi le pollen dont la dissémination par le vent est la cause de sa rhinite allergique.
Au cours des années 1940, la palynologie concernait uniquement l'étude des spores et des grains de pollen, incluant également ceux provenant des charbons et des sédiments minéraux. Par la suite, le champ d'investigation de la palynologie s'est étendu à d'autres éléments fossilisés constitués d'une paroi organique et qui résistent aux processus d'extraction au moyen d'acides comme l'acide fluorhydrique, l'acide nitrique, etc. Ces microfossiles à parois organiques, également appelés palynomorphes, peuvent être d'origine continentale, comme les cryptospores, les spores, les grains de pollen, les algues d'eau douce mais aussi d'origine marine comme les acritarches, les chitinozoaires, les dinoflagellés, les scolécodontes, etc.
L’analyse pollinique se déroule en plusieurs étapes :
Échantillonnage : prélèvement sur le terrain, en collaboration avec des archéologues ou des géologues, de sédiments qui contiennent des palynomorphes. Il se fait par carottage ou sur coupe rafraîchie si on peut accéder directement aux formations (sédiments fluviatiles, de lacs, d'anciennes zones humides, tourbière en particulier, couche rocheuse d'origine sédimentaire...) ou aux couches archéologiques à analyser. On relève également la stratigraphie et la description de la végétation actuelle, ou ancienne ;
Préparation en laboratoire (extraction des grains de pollen et des spores et autres palynomorphes) ;
Détermination au microscope (d'après la morphologie pollinique) et énumération du pollen et des spores présents ;
Élaboration d'un « diagramme pollinique » (les spectres polliniques sont alignés selon la stratigraphie du prélèvement) grâce à un logiciel spécialisé ;
La taille et la forme du grain de pollen ou de la spore, le nombre et la forme des apertures, l'ornementation de la surface de l'exine, la structure de la paroi, varient largement selon les groupes systématiques de plantes et leur observation permet l'identification du pollen ou des spores au niveau de la famille, du genre et, souvent, de l'espèce végétale.
La paléopalynologie (analyse palynologique), ou étude des grains de pollen et des palynomorphes fossiles, est l'application la plus largement développée. Elle est extrêmement importante en recherche pétrolière et pour l'évaluation rétrospective de la réponse des écosystèmes à des changements climatiques.
Elle apporte des informations sur la stratigraphie, les sédiments, la paléoécologie, la paléogéographie, les paléoclimats, etc. L'histoire et l'archéologie peuvent utiliser le pollen pour tracer ou pour évaluer le contexte associé à un objet ou une époque : la palynologie a été mise à contribution, par exemple, pour éclairer l'origine du Linceul de Turin.
La palynologie n'est pas un moyen de datation absolue mais elle permet de repérer une séquence paléoécologique particulière et de là envisager une position stratigraphique (voir biozone), datation relative.
Georges Dubois (1890-1953) créa à Strasbourg le laboratoire de palynologie et rédigea un ouvrage sur la géologie de l'Alsace. La pionnière de la palynologie moderne est la Française Arlette Leroi-Gourhan (1913-2005) (épouse de l'ethnologue-archéologue André Leroi-Gourhan). Elle est à l'origine du célèbre surnom de « tombe aux fleurs » donné à la sépulture du Néandertal IV de Shanidar (Kurdistan irakien) ; elle a aussi analysé la momie de Ramsès II.
La palynologie a de nombreuses autres applications :