Projet ANR-06-BLAN-0233 – BIOCRISTAL : Biochemically driven Ca carbonate crystallization in corals, mollusks and eggshells
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : UNIVERSITE DE PARIS XI [PARIS- SUD] (UNIVERSITE DE PARIS XI [PARIS- SUD])
Partenaires : Institut national de la recherche agronomique; Université Paris-Sud; Université Paris-Sud
Montant : 150000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Une très grande variété d'organismes produit des minéraux calcaires. Ces biominéraux ont des propriétés (forme, composition...) Qui n'existent pas dans leurs équivalents non biogéniques. Leurs deux particularités majeures ont été reconnues dès le milieu du 19è siècle ; tous ces matériaux ont en commun : -  - un arrangement 3 dimensionnel des unités cristallines taxonomiquement dépendant ; -  - une association constante avec des composés organiques. -  -  Les progrès dans la compréhension des relations entre ces deux composés ont été très lents, et c'est seulement dans la dernière décade que les progrès techniques ont permis d'accéder au niveau moléculaire auquel les interactions entre composés minéraux et organiques peuvent être analysées. -  Les matériels ont été choisis en fonction de leur intérêt en divers domaines (taxonomie, proxies environnementaux, rôle économique...), leur rôle majeur en tant que modèles dans le domaine des biominéralisations, et l'expertise des équipes impliquées (UMR IDES, INRA pôle avicole de Tours, département de minéralogie du Natural history Museum de Londres). Coraux, mollusques et coquilles d'oeufs sont composés de carbonate de Ca associés à des matrices organiques. Cependant, d'un point de vue purement anatomique, leurs modes de construction apparaissent très différents. Fondamentalement, le but du projet est de détecter et analyser les corrélations potentielles, les similitudes et des différences, entre les caractéristiques de ces trois types majeurs de biominéralisations. -  Pour atteindre cet objectif, une approche multi-échelle est développée, allant du niveau microstructural (architecture 3D des unités cristallines), à la caractérisation biochimique des relations organo-minérales aux échelles nanostructurale et moléculaire. -  -  Méthodes : les échantillons frais seront tout d'abord étudiés avec une série de microscopes offrant des capacités de résolution de plus en plus grandes (MEB, AFM), et des microscopes analytiques (infrarouge, confocal). Un MEB capable de travailler sur des surfaces non métallisées permet d'observer strictement le même échantillon pour toute une série d'analyse. La répartition des composés organiques sera ainsi déterminée à une échelle micrométrique. Dans un second stade, les matrices organiques seront extraites, purifiées et identifiées (HPLC, électrophorèses 1 et 2D...). Des anticorps seront produits, puis les spécimens seront traités avec ces anticorps avant de subir la même série d'examen que les échantillons frais. La capacité de l'AFM (images de phase) et l'utilisation du rayonnement synchrotron sur un microscope infrarouge sont particulièrement propices à ce type d'analyse. Les protéines seront également séquencées. -  -  Résultats attendus : chez les coraux, une nouvelle série de données devrait confirmer que la biominéralisation est, comme chez les mollusques, contrôlée et induite par les composés organiques, et non pas une simple précipitation chimique. Cette étape est prérequise pour tenter d'expliquer "l'effet vital" (Urey 1951). Chez les mollusques, la quasi-totalité des données repose sur la nacre, une structure en réalité rare. L'étude d'autres types structuraux (prismes, lamellaire croisé...) devrait permettre non seulement d'accroitre les données, mais de vérifier la qualité du seul modèle existant actuellement. Chez les oeufs, la comparaison des structures et de la composition devrait permettre d'expliquer les importantes différences de résistance mécanique entre les oeufs de poules et de pintades, différences dont les conséquences économiques sont loin d'être négligeables (environ 1/15 des ?ufs est rejeté). -  -  L'association des équipes impliquées, hautement qualifiées dans les domaines choisis, tant dans les matériaux que dans les techniques, permettra l'acquisition de nouvelles données cohérentes. A partir de ces données, une synthèse sur chacun des matériaux proposés devrait permettre d'améliorer les modèles existants, et leur comparaison pe