Pouvons-nous examiner les dents de poissons vivants et d’autres vertébrés en détail, à plusieurs reprises au fil du temps, sans leur nuire ?
Auparavant, les petits animaux devaient souvent être euthanasiés pour obtenir des informations précises, mais les scientifiques ont désormais trouvé une nouvelle façon d'étudier sans cruauté les caractéristiques dentaires détaillées des vertébrés. Cette méthode personnalisable peut être utilisée aussi bien pour les animaux vivants que pour les spécimens de musée et a été publiée dans le Journal de morphologie.
Plateaux personnalisables pour des impressions précises
Des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) et leurs collaborateurs ont appliqué des techniques d'empreinte dentaire humaine pour étudier les dents de poisson d'une espèce appelée Polypterus Sénégal. Ce poisson est séparé des autres espèces de poissons depuis environ 360 millions d'années. En raison de cette longue période d'isolement évolutif, Polyptère présente encore de nombreuses caractéristiques primitives qui fournissent des informations importantes sur le développement précoce des poissons osseux.
Le processus d'impression commence par la sédation de l'animal. Ensuite, la cavité buccale est préparée en séchant doucement les dents à l’air et en utilisant un matériau d’empreinte mastic à haute viscosité pour les nettoyer. Ceci est immédiatement suivi par l’application d’un matériau de polyvinylsiloxane plus précis et à faible viscosité (un matériau d’empreinte largement utilisé en dentisterie) dans des porte-empreintes préfabriqués sur mesure imprimés en 3D pour capturer des empreintes détaillées. L’ensemble de la procédure prend généralement 5 à 10 minutes.
L’un des principaux défis auxquels les chercheurs ont été confrontés a été de travailler avec la petite taille des poissons, car leurs mâchoires n’avaient qu’à peu près la taille d’un doigt et leurs dents individuelles mesuraient moins d’un millimètre de long. D'autres limitations incluaient la nécessité d'une découpe précise des empreintes pour la numérisation et l'incapacité de voir l'intérieur de la structure dentaire. Cependant, les chercheurs ont réalisé avec succès la procédure sur 60 poissons sans aucun décès. Ils ont observé des modèles détaillés de micro-usure – de minuscules motifs sur la surface de la dent résultant d’une utilisation au fil du temps.
Suivi non destructif des dents
Le Dr Ray Sallan, dentiste et chercheur au groupe science et technologie de l'OIST, a décrit comment la méthode offre plusieurs avantages significatifs par rapport aux techniques traditionnelles : « Auparavant, les chercheurs devaient euthanasier des spécimens pour étudier leurs dents à l'aide de tomodensitogrammes ou d'autres méthodes. Cette nouvelle approche permet un examen non destructif des spécimens vivants, permettant aux chercheurs de suivre le remplacement et le développement des dents au fil du temps. C'est très utile pour étudier des espèces rares ou des spécimens de musée qui ne peuvent pas être endommagés.
La nouvelle technique a de larges applications dans divers domaines. Il peut être utilisé pour étudier les modèles de micro-usure afin de comprendre les habitudes alimentaires, ce qui est particulièrement utile pour comparer les espèces modernes avec des fossiles afin de déterminer les modèles alimentaires anciens. La méthode peut également être appliquée pour étudier la biomécanique de la mâchoire, suivre les changements de développement et examiner l’anatomie comparative d’une espèce à l’autre.
Johannes Wibisana, doctorant de l'OIST et co-premier auteur, de l'unité de génomique et de systèmes de régulation, a souligné la polyvalence de la technique dans l'étude de différents animaux. « En vérifiant les mêmes caractéristiques entre différentes espèces, nous pouvons comparer objectivement les variations dues au régime alimentaire, aux problèmes de croissance ou à la génétique. Cette méthode nous permet de créer des graphiques montrant les différences entre les espèces ou les individus. Les traits dentaires de diverses espèces fournissent un ensemble de données précieux pour analyse », a-t-il déclaré.
Les chercheurs travaillent actuellement sur de nouvelles expériences utilisant cette méthode avec des spécimens de poissons plus gros et d'autres vertébrés. Ils s’intéressent particulièrement à l’étude des modèles de remplacement dentaire, qui n’ont jamais été quantifiés auparavant chez les poissons vivants. Seuls les mammifères ont des dents adultes permanentes, tandis que d'autres vertébrés poussent régulièrement de nouvelles dents tout au long de leur vie.
Notre méthode a de nombreuses applications potentielles et peut être largement utilisée, notamment par les musées et les chercheurs échantillonnant la biodiversité. Nous pouvons désormais étudier et comparer les structures buccales en toute sécurité et de manière économique, révélant ainsi des différences et des informations méticuleuses qui n’étaient pas accessibles auparavant. »
Professeur Lauren Sallen, chef de l'unité de macroévolution et auteur principal
