Une matrice organique continue et orientée dans une céramique naturelle, la nacre : un modèle de minéralisation
Résumé
La nacre lamellaire est une biocéramique naturelle, qui constitue la partie interne de la coquille de certains mollusques, comme l'huître Pinctada, notre modèle. L'objectif de ce travail est l'étude de l'organisation en briques et mortier des tablettes de nacre, dans le but de comprendre la structure multi-échelle de ce matériau composite et le rôle de la matrice organique au cours de sa croissance. Afin de comprendre la structure multi-échelle de ce matériau nous avons étudié la matrice organique, in situ à l'aide de la microscopie électronique en transmission (MET) en fond noir sur de petites sections de nacre de Pinctada maxima et la microscopie à force atomique sur des échantillons de nacre de Pinctada margaritifera, polis parallèlement à la surface des tablettes. A l'échelle nanométrique, la microscopie à force atomique (AFM) révèle la structure des tablettes : un maillage continu de matière organique les compose et englobe des cristallites d'aragonite d'une taille moyenne de 45 nm. L'étude réalisée au MET en mode fond noir met en évidence la matrice organique intracristalline qui est hautement cristallisée et se comporte comme un monocristal à l'échelle d'une tablette, exactement comme le fait la phase minérale aragonitique. Le mécanisme de croissance est observé avec une attention particulière afin d'étudier le modèle du « pont minéral », proposé pour la nacre d'autres espèces telles que Haliotis ou Mytilus. Nos observations sur la nacre de Pinctada invalident ce modèle : la matrice organique est une phase continue dans la tablette alors que la phase minérale est discontinue. Chez Pinctada, d'une couche à l'autre, les ponts existants sont organiques et non minéraux. Nos observations mettent l'accent sur la fait que la matrice organique intracristalline joue le rôle de support et d'orientation lors de la formation des cristaux par un mécanisme d'hétéroépitaxie. Dans cette étude, nous montrons dans le biominéral à différentes échelles la continuité du réseau organique et l'orientation cristallographique. La matrice organique joue un rôle primordial de support et de ‘template' pour la minéralisation. Il en résulte qu'un matériau tel que le carbonate de calcium sous la forme cristalline aragonitique devient, grâce à la matière organique, un bio-cristal original. La nacre est un cristal composite hétérogène, ce qui lui confère des performances décuplées en terme de résistance et de dureté. C'est une biocéramique naturelle résistante.