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L’ivoire d’éléphant, une organisation atypique de la matrice extracellulaire

publié le , mis à jour le

L’ivoire a été utilisé depuis la période préhistorique pour fabriquer des objets de haute valeur symbolique (figurines, perles, ornements) qui constituent donc une fraction importante des vestiges archéologiques permettant de mieux comprendre les civilisations anciennes. En combinant imagerie en lumière polarisée, microscopie électronique et diffusion de rayons X, l’origine des motifs d’échiquier visibles sur l’ivoire d’éléphant est enfin élucidée.

Une singularité étonnante de l’ivoire d’éléphant est l’observation sous lumière visible d’un motif macroscopique radial, régulier, ressemblant à un échiquier déformé. Ce motif dit de Schreger peut aisément être observé sur des sections transverses de défense et est fortement corrélé avec le faciès de fracture. Ceci tend à indiquer que les propriétés mécaniques des défenses d’éléphant sont directement impactées par les propriétés du matériaux qui génèrent le motif de Schreger. Cependant, malgré plusieurs décennies d’études sur l’ivoire, l’origine exacte de ce motif si particulier demeure inconnu.
Dans une série d’études récentes, nous avons d’abord cherché à savoir si l’alternance de zones trapézoïdales claires et sombres pourraient être liées à la présence de porosité cellulaire microscopique (microtubules logeant les prolongements odontblastiques). Cette porosité adopte une géométrie 3D plus complexe que supposée initialement, mais ceci n’est pas suffisant pour expliquer les observations macroscopiques*. Nous avons alors analysé l’organisation des microfibrilles de collagène au sein du tissu par microscopie en lumière polarisée et par diffusion des rayons X synchrotron. Étonnamment, la structure tissulaire de l’ivoire d’éléphant possède des spécificités communes à la dentine et à l’os : les microfibrilles de collagène s’organisent en arrangement de type cholestérique ("twisted plywood") modulé par le déplacement hélicoïdal des odontoblastes durant la croissance tissulaire**. Globalement, ceci implique que le motif de Schreger de l’ivoire d’éléphant résulte d’interactions entre la lumière et cette organisation inhabituelle de la matrice extracellulaire.

* Relation between the Macroscopic Pattern of Elephant Ivory and Its Three-Dimensional Micro-Tubular Network
Marie Albéric, Mason N. Dean, Aurélien Gourrier, Wolfgang Wagermaier, John W. C. Dunlop, Andreas Staude, Peter Fratzl, Ina Reiche

** The three-dimensional arrangement of the mineralized collagen fibers in elephant ivory and its relation to mechanical and optical properties
M. Albérica, A. Gourrierb, c, W. Wagermaiera, P. Fratzla, I. Reiche