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La perle de Tahiti, une histoire de lumière


Voici bientôt cent ans (c’était en 1924) se déroulait à Paris un événement fondamental pour l’avenir de la perliculture. A la suite du retentissement de la première tournée internationale de Kōkichi Mikimoto et des perles qu’il y présentait un groupe d’importants joailliers, inquiets de la diffusion des produits commercialisés par cette nouvelle compagnie, l’avait assignée devant le tribunal de commerce de Paris.


© Texte : professeur Jean-Pierre Cuif - Paléontologue, enseignant-chercheur, CNRS : UMR , 8148, équipe : biominéraux Faculté des Sciences d’Orsay



Le motif était que la société Mikimoto utilisait le nom « perle » pour des objets sans doute issus d’espèces perlières mais dont le procédé de fabrication en faisait des produits « artificiels ». Les experts commissionnés par le tribunal avaient pour mission de déclarer si le matériau constituant ces nouvelles perles était identique (ou non) à la nacre des perles naturelles. On connait la conclusion positive du tribunal, laquelle moyennant le compromis sur l’appellation réservée « perles fines », constitue la première reconnaissance officielle de la valeur des perles « de culture ».

Cette conclusion reposait sur des observations réalisées en utilisant le microscope optique, le seul instrument permettant à l’époque l’observation des tablettes de nacre, ces petites unités minérales d’environ 5 micromètres de large (= 0,005millimètres) et environ 0.4 à 0.8 micromètre d’épaisseur. On savait déjà que ces tablettes sont constituées d’un minéral plutôt rare, une variété de carbonate de calcium appelée aragonite, du nom de la province espagnole où on l’a découverte. Les experts ont donc utilisé la lumière visible mais certainement aussi la microscopie en lumière polarisée, méthode maîtrisée depuis la seconde moitié du 19e siècle et d’un usage habituel quand il s’agit de minéraux. En lumière polarisée les vibrations composant la lumière visible sont limitées à un seul plan et chaque cristal traversé par cette lumière produit une couleur qui est déterminée par l’orientation du réseau d’atomes dont il est formé. Deux cristaux de même nature mais orientés différemment peuvent donc être distingués, une propriété évidemment favorable à une comparaison précise.

Ainsi la lumière s’inscrivait-elle dans l’histoire de la perle à une étape cruciale de son développement. Cette décision ouvrit la voie à une nouvelle industrie, expansion qui ne devait cependant intervenir à l’échelle internationale qu’un quart de siècle plus tard car jusqu’à la fin de la seconde guerre mondiale la méthode de greffe demeura un secret soigneusement préservé au Japon.

Cependant la microscopie optique ne pouvait révéler la véritable structure de la nacre (et c’est aussi vrai maintenant qu’en 1924). Dans chacun des minuscules cristaux qui la composent existent des composés organiques déposés par les cellules du manteau de l’animal au cours de la minéralisation. Même si leur rôle est loin d’être éclairci, il est certain que ces composés biochimiques jouent un rôle essentiel dans l’organisation du minéral de chaque tablette (c’est l’originalité du phénomène de biominéralisation).


Aussi, du point de vue de la recherche le début des investigations aux grandissements appropriés date plutôt des années cinquante, avec l’arrivée dans les laboratoires de nouveaux microscopes dits « électroniques ». Dans ces instruments on ne fait plus d’images avec la lumière visible mais en utilisant l’onde associée aux électrons en mouvement, application d’un concept présenté par Louis de Broglie (également en 1924, par une curieuse coïncidence). Aussi les grandissements peuvent- ils être des centaines de fois plus élevés (Fig. 1a, 1b).


Figure 1

a, b : La nacre des coquilles de Pinctada margaritifera vue au microscope électronique, en surface (a) et en coupe (b) ;

c : La figure historique de Kawakami, première observation de dépôt non-nacré sur le nucleus (N : nucleus, PR : prismes) ; d : Une perle polynésienne coupée diamétralement : notez les dépôts non-nacrés irréguliers entre le nucleus et la nacre.


CE QUE NOUS APPRENNENT... LES PERLES IMPARFAITES

Entre les années 2008 et 2013 s’est déroulé sous l’égide de la DRM de Polynésie un important programme collaboratif concernant tous les aspects de la perliculture (le projet ADEQUA auquel collaboraient l’IFREMER Vairao et plusieurs autres équipes de recherche). Ce programme a fourni plusieurs centaines de perles greffées par des professionnels très expérimentés et produites dans des conditions de culture contrôlées. Du point de vue de la biominéralisation leur étude s’est avérée profitable pour une meilleure compréhension non seulement de la nacre mais aussi du développement de la couche perlière depuis les débuts de sa formation.


Ce que nous apprennent les perles imparfaites

Malgré les conditions exceptionnellement favorables de la greffe on a trouvé parmi ces perles un bon nombre de « non-sphériques » (avec différents degrés d’irrégularité). Ces perles irrégulières interpellent les producteurs depuis les débuts de la perliculture : pourquoi toutes les perles ne sont-elles pas rondes alors qu’en principe elles résultent du dépôt de couches de micro-cristaux plats superposées sur un nucleus sphérique.


La figure 1d apporte un exemple de ce développement anormal qui vérifie la première observation publiée par Kawakami et illustre à l’évidence la conséquence de ce phénomène : il contribue (quelquefois pour la majeure partie) à la perte de sphéricité des perles.


Pour réduire cette production de matériel non-nacré il est nécessaire de le décrire soigneusement pour interpréter son origine et prendre les mesures appropriées. Le nom qu’a utilisé Kawakami pour ces structures est déjà une interprétation puisqu’il les a appelées « prismes », faisant ainsi un rapprochement avec les unités calcitiques formant la couche externe des Pinctada.


Pour améliorer cette description nous bénéficions maintenant des développements de la microscopie électronique qui permet d’établir la très grande irrégularité de ces dépôts non-nacrés qui peuvent comporter des régions calcitiques et aragonitiques simultanément produites, alors que les prismes des coquilles sont au contraire très régulièrement calcitiques.


A ces documents s’ajoutent ceux qu’on peut obtenir grâce à cette lumière produite dans les synchrotrons, grands instruments dont il existe quelques dizaines seulement de par le monde. Ce sont encore les électrons qui en sont la source. On leur impose une trajectoire polygonale dans un tube où ils circulent à une vitesse proche de celle de la lumière : à chaque angle de ce circuit se produit un faisceau de rayons X qui constitue une source d’investigation pour d’innombrables sujets de recherche. Dans ces instruments la minéralisation de la couche perlière peut être examinée aussi bien sur le plan structural que sur le plan chimique.


On peut ainsi analyser la structure construite par le greffon dans les premières semaines post-greffe et en obtenir des images structurelles corrélées à des informations cristallographiques (Fig. 3 ci contre dessous).


Exemples de structures dans les premières premières semaines post –greffe


Figure 3

a : Teneurs en strontium (élément corrélé à l’aragonite) dans des régions voisines ; b : Morphologie des premiers éléments minéralisés ; c : Régions calcitiques et aragonitiques voisines sur le même dépôt d : Grains de calcite et d’aragonite à la jonction de deux surfaces (a, b, d : images K. Medjoubi, synchrotron SOLEIL Nanoscopium)


Le synchrotron permet également d’établir des cartes chimiques permettant de suivre ce phénomène remarquable du « retour à la nacre » qui a longtemps masqué cette biominéralisation anormale. En effet, sauf rares exceptions, c’est de la nacre qui est visible à la surface des perles récoltées au bout de deux ans, quelle que soit leur irrégularité. Les images synchrotron permettent de suivre cette très surprenante évolution de la sécrétion des cellules du sac perlier qui après avoir produit des composés biochimiques déterminant la formation de calcite reviennent à ce que produisaient, avant la greffe, les cellules de la région qui allait devenir le greffon.


La structure complexe des dépôts initiaux

Figure 2

a : Exemple de couche basale mixte dans laquelle calcite et aragonite sont produites simultanément dans des régions jointives ;

b-c : Différence cristallographique des prismes dans les deux régions : la calcite forme des cristaux allongés irréguliers, l’aragonite est en microcristaux ;

d-f : exemples de diversité des enveloppes organiques produites à la base de la couche perlière.


CONCLUSION Les données recueillies au cours de cette recherche ont d’abord une importante signification pratique. Il est clair qu’à la base de la couche perlière le développement variable de ces minéralisations non-nacrées constitue une expression directe des perturbations qui ont été apportées aux cellules du greffon pendant le processus de greffe. Leur réduction aurait une importance évidente sur la régularité géométrique des perles, paramètre dont il est inutile de valoriser l’importance.

Concernant l’interprétation biologique de la couche perlière, il est également visible par les documents que produisent ces différents modes d’imagerie que la conception largement répandue actuellement de la perle vue comme une « coquille inversée » est dépourvue de fondement biologique.



 

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