Diffusion ou convexion

En complément de mon billet précédent (23/07/09) : Si les petits organismes peuvent se contenter de la diffusion de l'oxygène et que les gros organismes doivent se pourvoir d'un mécanisme de convection (le système cardiovasculaire qui distribue l'oxygène partout dans l'organisme), il existe une situation intermédiaire : la plante aquatique Chara corallina possède des cellules énormes (plusieurs centimètres de long et jusqu'à 1 mm de large), trop grosses pour que la simple diffusion assure une distribution efficace de l'oxygène au sein de telles cellules mais trop petite pour la mise en place d'un système de convection. Heureusement, ces cellules possèdent des fibres contractiles (comme nos cellules musculaires) qui assurent un "brassage" du liquide intracellulaire et donc une bonne répartition de l'oxygène (et autres nutriments). Ce mécanisme de distribution de l'oxygène est appelé "advection".

Nature 2008;455:1152.

Diffusion ou convection

Comme je l'expliquais dans mon billet sur le plus gros insecte connu (http://lowcostscience.blogspot.com/2009/02/insecte-geant.html), l'oxygène ne parvient aux différentes cellules de l'organisme d'un insecte uniquement par diffussion exactement comme la goutelette de sauce salade diffuse en une grosse tache sur une chemise (blanche de préférence). Ce mécanisme prend du temps, et ce d'autant plus que la distance à parcourir pour la molécule d'oxygène est grande : 0.05 s pour 10 µm mais 10 min pour 1 mm et 15 h pour 1 cm !

Pour les organismes de grande taille, comme l'être humain, un système de convexion (ou système de transport) est nécessaire : c'est la circulation sanguine. L'oxygène diffuse depuis les alvéoles pulmonaires vers le sang, celui-circule et est distribué dans tout l'organisme (convexion). Finalement, la molécule d'oxygène va de nouveau diffuser depuis le sang vers la cellule à oxygéner et aussi au sein même de cette cellule. Ainsi, (presque) toutes les cellules de notre organisme sont à maximun 20 µm d'un capillaire sanguin !

Levick JR. An introduction to cardiovascular physiology. Arnold, London, 2000.

Le super héro batman

La chauve souris a un sérieux problème : pour pouvoir voler elle a besoin de très grandes ailes qui doivent battre très vite... tout cela fait que le sang ammené à l'extrémité des ailes par les artères a du mal à revenir vers le coeur par les veines (l'aile est longue et le battement d'aile crée une force centrifuge tendant à maintenir le sang à cette extrémité). Heureusement, les parois des veines comportent des fibres musculaires qui se contractent de proche en proche créant ainsi un mouvement qui pousse le sang vers le coeur (mouvement péristaltique comme dans nos intestins). Mais alors pourquoi l'homme ne dispose-t-il pas d'un tel système pour ses veines des ses longues jambes où le sang a tendance à s'accumuler attiré par la gravité terrestre ? Effectivement, 80% de la population souffre d'insuffisance veineuse des membres inférieurs à un degré plus ou moins important (des petites varicosités jusqu'aux ulcères variqueux).

The biology of bats. G Neuweiler, Oxford University Press, 2000.
Chronic venous disease. Bergan et al. NEJM 2006;355:488-98

A l'école des lutins

Comme pour les enfants loups, l’humanité regorge de mythes et légendes à propos de lutins et autres gnomes. Or il n’y a pas de fumée sans feu. En 2004, furent découvert dans l’île de Flores en Indonésie, des ossements d’individus dont la taille adulte était de l’ordre du mètre. Ces ossements ne sont pas si vieux que cela (17 000 ans pour les plus récents, soit à peu près l’apparition de l’agriculture au moyen orient et quoi qu’il en soit bien plus jeune que les 7 millions d’années de Toumaï). Cette espèce humaine (Homo floresiensis) a donc probablement cohabité avec des humains de notre espèce (Homo sapiens). Si l’intelligence est proportionnelle à la taille du cerveau, ces hommes de flores ne devaient pas être futés avec leur cerveau (417 cm3) d'un volume équivalent à celui d'un chimpanzé. Pourtant, ils savaient tailler la pierre afin de réaliser leurs outils et les premiers Homo sapiens (avec un cerveau de 1400 cm3) habitant sur l'île de Flores semblent même avoir appris leur technique de taille de la pierre. On a toujours besoin d’un plus petit que soi.
Did humans learn from Hobbits? E Culotta, Science 2009; 324:447.

Le totem du loup

Je réalise grâce aux chapeaux de chapitre d’un très agréable roman chinois (Le totem du loup, par Jiang Rong) que le mythe de l’enfant loup n’est pas simplement occidental et indien mais aussi mongol et chinois :

• Mokum, le roi de Wusum, fut un orphelin recueilli et allaité par une louve (chapeau du chapitre 3, extrait des biographies du royaume de Dawan, Sima Qian).


• Le seul survivant du peuple Ashina (ou Tujue, une branche des Huns) après un massacre fut un enfant d’une dizaine d’années aux pieds coupés. Il fut nourri par une louve et fini par s’accoupler avec elle perpétuant les Ashina (chapeau du chapitre 4).