Une équipe internationale de chercheurs, dirigé par l'Université de Manchester, a utilisé l'installation Diamond Light Source du Royaume-Uni (photo ci-dessus) pour imager pour la première fois l'emplacement précis et la chimie derrière la croissance osseuse. Leurs recherches ont fourni un nouvel aperçu de la croissance et du développement des os, et comment les traces de métal trouvées dans les os jouent un rôle essentiel dans ce processus.

L'équipe a analysé la croissance des os des mammifères en étudiant la croissance du squelette des rongeurs - et comment ce processus relie l'homme ordinaire et le super-héros fictif Logan.

Contrairement à Wolverine des X-Men, les mammifères n'ont évidemment pas de griffes métalliques. Cependant, tous les vertébrés, y compris les mammifères s'appuient sur d'infimes concentrations de métaux traces dans nos os pour contrôler leur formation, croissance et réparation.

Le squelette de Wolverine est fait d'un alliage fictif d'adamantium, alors que les métaux traces trouvés dans les os humains comprennent le cuivre, calcium, zinc et strontium.

"La raison pour laquelle l'os doit pouvoir stocker ces métaux est que de nombreux processus biologiques reposent sur les plus petites traces d'éléments chimiques comme le zinc et le strontium, " a déclaré le Dr Jennifer Anné. " Un bon exemple de cela est ce que nous voyons dans le squelette en développement de notre souris. "

Le processus responsable du développement de la plupart des os dans le corps (ossification endochondrale) est stratifié en zones d'activité distinctes du centre de l'os en développement à ses extrémités. Ces zones peuvent être classées de manière simpliste en trois catégories :cartilage, os de remplacement et minéralisé (ossifié).

Un processus apparemment simple en trois étapes, du cartilage mou à l'os minéralisé, est en fait un cocktail complexe d'hormones de croissance et de protéines que peu de gens comprennent pleinement. Heureusement, ces processus sont un peu aidés par le tableau périodique qui laisse des empreintes élémentaires qui ont maintenant été identifiées et lues par l'équipe.

L'auteur principal, le Dr Jennifer Anné, explique comment l'étude de ces empreintes digitales nous en dira plus sur la formation des os :"Nous avons découvert que les différentes étapes qui se produisent lorsque le squelette passe du cartilage à l'os ont été mises en évidence dans l'élément correspondant nécessaire à ce processus. Vous pouvez voir un instantané de ces processus se produisant dans tout le membre ; quelque chose qui n'a jamais été imagé auparavant."

Bien qu'il soit bien connu que certains métaux peuvent aider à la santé des os, c'est la première fois que ces aides métalliques sont imagées dans l'espace alors qu'elles tissent leur échafaudage osseux. Les rayons X intensément brillants générés par Diamond ont permis à l'équipe de produire des images détaillées de l'emplacement de ces minuscules métaux dans les minuscules os du membre de la souris.

Le co-auteur, le Dr Nicholas Edwards de l'Université de Manchester, a déclaré :« Nous nous concentrons sur les oligo-éléments plutôt que sur les protéines elles-mêmes en raison du potentiel de conservation des métaux, ce qui signifie que nous pouvons imager les processus biologiques du plus récent à l'ancien."

Ce n'est pas la seule fois que l'équipe a utilisé cette lumière à rayons X, qui est 10 milliards de fois plus lumineuse que celle du Soleil, pour visualiser la chimie dans l'os. Leurs travaux précédents ont porté sur la belle préservation de la biochimie dans les organismes fossiles, chez les oiseaux, dinosaures, les lamantins et les plantes jusqu'à 150 millions d'années. Les résultats de ces travaux soulignent non seulement l'importance de l'imagerie synchrotron, mais font également allusion aux possibilités à venir.

Professeur Fred Mosselmans, Leader scientifique sur la ligne de lumière I18 à Diamond, a déclaré : « Nous sommes fiers de soutenir un large éventail de recherches sur les os sur un certain nombre de nos lignes de lumière, et c'est un autre bon exemple de la façon dont nous soutenons la recherche interdisciplinaire chez Diamond. I18 permet aux chercheurs de détecter et de quantifier des éléments à l'aide d'un minuscule faisceau de rayons X. La technique est incroyablement sensible, Ainsi, lorsque les éléments sont présents en concentrations infimes, notre ligne de lumière est toujours capable de les détecter. Ceci est utile en science des matériaux, chimie, sciences de l'environnement, ainsi que la biologie."

Le groupe de recherche numérisera ce printemps de nouveaux matériaux fossiles à la source lumineuse de rayonnement synchrotron de Stanford en Californie. La recherche sur la souris sera utilisée pour aider l'équipe à identifier l'ossification et d'autres processus osseux tels que le remodelage et le remplacement du cartilage dans les archives fossiles, des souris fossiles aux dinosaures.