Sexual dimorphism of the mandible and morphometric analysis from computed tomography examinations : contribution to forensic anthropology
Dimorphisme sexuel de la mandibule et analyse morphométrique à partir d'examens tomodensitométriques : apport en anthropologie médico-légale
Résumé
The mandible is a facial bone presenting highly dimorphic features that can be used for sex estimation. As it is the only mobile bone of the cephalic extremity, it can be separated from the cranium in archaeologic or forensic contexts. Furthermore, the mandibular bone is subjected to bone remodeling due to tooth loss and to the mechanical load generated by the masticatory function. The purpose of this work was, on the one hand, to improve the accuracy of sexual estimation techniques using the mandible and, on the other, to gain insight into senescence-related mandibular morphological changes. Firstly, we studied the role of the mandible in the sexual dimorphism of the cephalic extremity using landmark-based metric and geometric morphometric methods. Our sample was composed of 120 multislice computed tomography scans of individuals aged 23 to 84 years. Our results showed that geometric morphometrics offer a higher sexual classification accuracy compared to traditional metric methods. Moreover, the cranium presented a greater accuracy of sexual estimation than the mandible regardless of the analysis method used. Also, the precision of the mandibular model improved after 40 years of age. Secondly, we analyzed the effect of aging and tooth loss on the mandibular shape, as well as the impact of these conformational changes on the sexual diagnosis. To that end, 14 mandibular landmarks were positioned on 160 multislice computed tomography scans of individuals aged 40 to 79 years. Our geometric morphometric analyses show that mandibular sexual dimorphism remains significant throughout the aging process and that mandibular shape changes start around 50 years. However, the senescence process affects male and female individuals differently : females present an earlier onset, higher rate and more marked conformational changes, and the areas subjected to conformational changes differ from male to female individuals. Furthermore, tooth loss, and particularly the loss of occlusal contacts, leads to different conformational differences in males and females. Also, it tends to attenuate size sexual dimorphism and enhance shape sexual dimorphism.
La mandibule est un os du massif facial aux caractères dimorphiques très marqués, pouvant être employé dans l'estimation du sexe d'un individu. Étant le seul os mobile de l'extrémité céphalique, elle peut être séparée du crâne dans des contextes archéologiques ou médico-légaux. Par ailleurs, il s'agit d'un os soumis à des phénomènes de remodelage osseux de par la perte dentaire et les contraintes mécaniques qu'il subit au cours de la fonction masticatoire. L'objectif de ce travail était, d'une part, d'améliorer la performance des techniques d'estimation sexuelle à partir de la mandibule et, d'autre part, d'avoir une meilleure compréhension des changements morphologiques que subit cette structure au cours du vieillissement. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle de la mandibule dans le dimorphisme sexuel de l'extrémité céphalique. Des méthodes métriques et morpho géométriques, basées sur le positionnement informatique de landmarks, ont été employées sur 120 examens tomodensitométriques d'individus âgés de 23 à 84 ans. Nos résultats ont montré que la morphométrie géométrique offre une précision de diagnose sexuelle supérieure à la méthode métrique traditionnelle. Par ailleurs, le crâne présente une plus grande précision d'estimation sexuelle que la mandibule, quelle que soit la méthode d'analyse employée. Enfin, le taux de prédiction correcte du modèle mandibulaire s'améliore à partir de 40 ans. Dans un deuxième temps, nous avons analysé l'effet du vieillissement et de la perte dentaire sur la conformation mandibulaire, ainsi que l'impact de ces changements morphologiques sur l'identification du sexe d'un individu. 14 landmarks mandibulaires ont été placés sur 160 examens tomodensitométriques de sujets âgés de 40 à 79 ans. Nos analyses par morphométrie géométrique montrent que le dimorphisme sexuel mandibulaire demeure significatif avec le vieillissement et que les changements de conformation mandibulaire débutent à 50 ans. En revanche, la sénescence affecte différemment les individus masculins et féminins : le processus semble être plus précoce, plus rapide et plus accentué chez la femme, et les changements de conformation touchent des zones différentes selon le sexe. Par ailleurs, l'édentement, en particulier la perte de calage dentaire, entraîne des modifications de conformation différentes entre hommes et femmes. Il tend ainsi à estomper le dimorphisme sexuel de taille et à accentuer le dimorphisme sexuel de conformation.
Domaines
Anthropologie biologique
Origine : Version validée par le jury (STAR)