Etude de la structure et de la minéralisation de l’email prismatique des dents d’Uromastyx

Le laboratoire est une Unité Mixte de Recherche (UMR 6634) entre l’Université de Rouen Normandie, l’INSA  Rouen Normandie et le CNRS. Cette unité comprend différentes équipes et un parc instrumental microscopique, de techniques de caractérisation mécaniques et de simulation. Le GPM est aussi un leader en Europe au niveau de la sonde atomique.

Le projet de Master 2 se déroulera dans le département « Ouvertures thématiques et Innovations » qui travaille sur des thématiques interdisciplinaires avec des équipes de biologistes, de medecins, de chimistes. Le projet s’inclue dans un projet biomatériel qui se développe au niveau de ce département.

Les dents sont des matériaux biologiques particulièrement fascinants. Elles sont principalement conçues pour durer, composées de l'émail, la couche externe la plus dure et résistante, et de la dentine, la couche interne poreuse et élastique. Au cours de l'évolution, les mammifères ont développé un émail dit prismatique, où les cristaux d'apatite sont orientés de manière à former des prismes, ce qui le rend plus résistant aux différentes forces de mastication. En revanche, les reptiles, qui appartiennent à une autre branche des amniotes, possèdent un émail aprismatique, avec une organisation et une orientation des cristaux plus simples. Un seul reptile, l'Uromastyx, présente un émail prismatique convergent à celui des mammifères (et des humains). Les dents de l’Uromastyx contrairement à l’humain ne sont jamais remplacés et son insérés directement dans le dentaire sans tissus d’attachements. La dent et spécialement la dentine, étant exposée avec l’usure durant la mastication, il est intéressant de vraiment comprendre sa structure ainsi que sa similarité avec celle humaine. Les tests effectués sur le tissu ont également révélé une dureté supérieure par rapport à d'autres reptiles. Plusieurs questions demeurent néanmoins, notamment : a) la nanostructure de cet émail, b) le processus de minéralisation et les propriétés chimiques qui permettent à ce reptile de former cet émail atypique.

L'objectif du stage est d'examiner en détail les prismes d'émail d’Uromastyx et de confirmer leur similarité nanostructurale avec l'émail des mammifères. En plus de la structure, nous étudierons également la minéralisation et la composition chimique afin de mieux comprendre les processus de minéralisation de ces dents spécifiques.

Pour cela, plusieurs techniques microscopiques seront employées, notamment :

• Des analyses structurales et des cartographies chimiques au microscope électronique à balayage (MEB),
• Des observations microscopiques générales
• Des analyses structurales et des cartographies chimiques au microscope électronique en transmission (MET), pour lesquelles des échantillons seront préalablement préparés au microscope à faisceau d'ions focalisés (FIB). Ces résultats seront complétés par une analyse en spectroscopie Raman, permettant d'identifier avec précision les phases minérales et organiques de l'émail.
• Si le temps le permet, une analyse avec une sonde atomique tomographique pourrait également être réalisée.

Les observations structurales détaillées de la structure de l'émail d'Uromastyx permettront de confirmer la convergence avec l'émail mammalien. L'étude approfondie réalisée au cours de ce stage offrira des éclaircissements précieux sur les processus de minéralisation et la formation de la structure prismatique dans l'émail. Cette recherche contribuera également à une meilleure compréhension de l'émail chez l'humain et pourrait ouvrir des perspectives pour l'étude de biomatériaux performants.

Tous les équipements nécessaires sont disponibles au GPM, et les dents d’Uromastyx ont été fournies grâce à une collaboration avec le Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN) de Paris.

Ce travail de recherche pourrait donner lieu à une poursuite dans le cadre d’une thèse

Étudiant en Master 2 à l'Université, une École d'Ingénieurs ou équivalent, dans le domaine de la biologie, science des matériaux, microscopie, odontologie. Des connaissances en microscopie et techniques de caractérisation des matériaux sont attendues. Des connaissances en tissus durs (osseux ou dentaires), ainsi qu’une connaissance en biominéralisation, seraient un plus.

Le/la candidat(e) devra monter une motivation et une forte capacite à travailler en équipe. Il/elle devra faire preuve d’initiatives et montrer une certaine créativité dans l’approche du sujet. Un bon niveau d’anglais écrit et oral est requis.