Assessment of comminution capacity related to molar intercuspation in catarrhines using a chewing simulator | Évaluation de la capacité de comminution lors de l’intercuspidation des molaires chez les catarrhines à l’aide d’un simulateur de mastication

Cette note fait suite à une communication présentée lors des 1846es journées de la Société d’Anthropologie de Paris dans le cadre de la session “Humanité(s) : définition(s), diversités et limites”).

International audience

English. Mammalian molars play a central role during chewing, or food comminution, through cyclic dental occlusion. Mammals fragment food items with varying degrees of efficiency depending on their dental morphology, suggesting an adaptive link that is yet to be assessed. Here, we test the effect of molar morphology at maximum intercuspation (centric occlusion), i.e., between phases I and II, on the comminution of five food items that correspond to different mechanical challenges encountered by catarrhines. Using a chewing simulator, we experimentally measured the number of food fragments produced after five successive intercuspations with two different forces, in order to assess their influence. The sample includes cercopithecid and hominid specimens encompassing the main dental occlusal patterns and dietary habits displayed by extant and fossil catarrhines. We show that increasing bite force results in better food item degradation overall although we report some exceptions, notably for ductile and tough foods (apples, ginger and leaves). Brittle and complex foods (hazelnuts and crickets) are fragmented by intercuspation. This experiment showed that proper occlusion and bite force are sufficient only to fragment brittle food and that additional movements are necessary to fragment tough foods (leaves and grasses). It also highlights the masticatory capacities of various occlusal patterns in primates and our ability to test these with robotics, a breakthrough that will allow investigations of important anthropological questions concerning the evolution of dental morphology.

French. Les molaires des mammifères jouent un rôle central lors de la mastication, ou la fragmentation des aliments par l’occlusion dentaire cyclique. Les mammifères fragmentent les aliments avec un degré d’efficacité variable en fonction de leur morphologie dentaire, cela suggère qu’il existe un lien adaptatif à estimer. Dans cette étude, nous testons l’effet de la morphologie des molaires lors de l’intercuspidation en occlusion centrée, c’est-à-dire entre les phases I et II, sur la fragmentation de cinq aliments qui correspondent à différents défis mécaniques rencontrés par les catarrhiniens. En utilisant un simulateur de mastication, nous mesurons expérimentalement le nombre de particules alimentaires produits après cinq intercuspidations successives pour deux forces différentes, afin d’évaluer leur influence. L’échantillon comprend des spécimens de cercopithèques et d’hominidés englobant les principaux modèles d’occlusion dentaire et les habitudes alimentaires des catarrhiniens actuels et fossiles. Nous montrons que l’augmentation de la force de morsure entraîne globalement une meilleure dégradation des aliments, mais des exceptions sont signalées notamment pour les aliments ductiles et coriaces (pommes, gingembres et feuilles). L’intercuspidation fragmente les aliments fragiles et complexes (noisettes et grillons). Cette expérience a permis de montrer que seules une occlusion et une force de morsure appropriées sont suffisantes pour fragmenter les aliments fragiles et que des mouvements supplémentaires sont nécessaires pour fragmenter les aliments coriaces (feuilles et herbes). Elle met également en évidence les capacités masticatoires de différents modèles d’occlusion chez les primates et notre capacité à les tester avec la robotique. Cette nouvelle avancée permettra d’étudier des questions anthropologiques majeures portant sur l’évolution de la morphologie dentaire