High quality 3D imaging of vertebrate microremains using X-ray synchrotron phase contrast microtomography

Vertebrate microremains, particularly teeth, represent a substantial part of known vertebrate biodiversity. Many groups, such as Mesozoic mammals, are known mostly through isolated teeth. Classical imaging techniques of such complex millimetric to inframillime-tric objects are most often limited by problems of manipulation, depth of focus or limited orientation. The methods generally used are stereomicroscopy (including in-focus z-series reconstruction) and Scanning Electron Microscopy (SEM), which provide good images. Nevertheless, both provide 2D static images or partial and directional 3D data, making complete observation difficult. Propagation phase contrast synchrotron X-ray microtomography is a powerful technique alleviating these limitations. Thanks to submicron resolution and to the edge detection effect, it rapidly provides 3D data from minute samples with levels of quality and detail unattainable using conventional microtomographs. Complex morphology of small specimens can be studied with unlimited orientation possibilities and, when coupled with 3D printing, it allows enlarged 3D reproductions of such small and fragile fossils.

RésuméL’étude des microrestes de vertébrés, particulièrement des dents, devient de plus en plus fréquente, car ils représentent une part importante de la diversité d’un assemblage fossile, certains groupes comme les mammifères mésozoïques n’étant principalement connus que par des dents isolées. Les techniques classiques d’imagerie d’objets millimétriques ou inframillimétriques aussi complexes sont le plus souvent limitées par des problèmes de manipulation, de profondeur de champ et de possibilités d’orientation. Ces méthodes habituelles sont la stéréomicroscopie (incluant les reconstructions de séries de mise au point en z) et le microscope électronique à balayage (MEB), qui fournissent de très bonnes images. Cependant, ces deux techniques aboutissent à des images statiques en 2D, rendant difficile l’observation complète de l’objet. La microtomographie à rayonnement X synchrotron en contraste de phase de propagation est une technique puissante permettant de dépasser ces limitations. Grâce à la résolution submicronique et l’effet de renforcement des interfaces, elle permet d’obtenir très rapidement des données en 3D de petits échantillons, avec un niveau de qualité et de détails inégalable par des microtomographes conventionnels. La morphologie complexe de petits spécimens peut être étudiée avec des possibilités d’orientation illimitées et, couplée à une impression 3D, cette technique permet de matérialiser des reproductions agrandies de fossiles si petits et fragiles.