Les mammifères marins sont très adaptés à la vie sous-marine. L'un des aspects les plus difficiles de cet environnement est la pression extrême que subissent les animaux à une profondeur croissante. Cette condition augmente le besoin de protection du cerveau contre le flux sanguin pulsatile, quelque chose que connaissent tous les mammifères.
Une nouvelle étude du Université de la Colombie-Britannique suggère que des vaisseaux sanguins spéciaux dans le cerveau des baleines pourraient les protéger des impulsions causées par la nage.
Il existe de nombreuses hypothèses sur la fonction précise du « retia mirabilia », ou « réseau merveilleux », des réseaux d'artères sanguines qui entourent le cerveau et la colonne vertébrale d'une baleine. Cependant, les zoologistes de l'UBC pensent maintenant qu'ils ont la réponse, et la modélisation informatique soutient leurs affirmations.
Lorsqu'ils galopent, les mammifères terrestres comme les chevaux ressentent des « pulsations » dans leur sang, où la pression artérielle à l'intérieur du corps augmente et diminue à chaque foulée. Dans une nouvelle étude, l'auteur principal, le Dr Margo Lillie, et son équipe suggèrent pour la première fois que les baleines, qui nagent avec des mouvements dorso-ventraux, subissent également le même phénomène. Et ils ont peut-être découvert pourquoi les baleines évitent les lésions cérébrales à long terme.
Le Dr Lillie, associée de recherche émérite au département de zoologie de l'UBC, a déclaré : « Chez tous les mammifères, la tension artérielle moyenne est plus élevée dans les artères, ou le sang sortant du cœur que dans les veines. Cette différence de pression entraîne le flux sanguin dans le corps, y compris à travers le cerveau. Cependant, la locomotion peut déplacer le sang avec force, provoquant des pics de pression ou des « impulsions » dans le cerveau. La différence de pression entre le sang entrant et sortant du cerveau pour ces impulsions peut causer des dommages.
"Des dommages à long terme de ce type peuvent entraîner démence chez les êtres humains. Mais tandis que les chevaux gèrent les impulsions en inspirant et en expirant, les baleines retiennent leur souffle lorsqu'elles plongent et nagent. Donc, si les cétacés ne peuvent pas utiliser leur système respiratoire pour modérer les impulsions de pression, ils doivent avoir trouvé un autre moyen de résoudre le problème.
Les scientifiques ont noté, « Les retia utilisent un mécanisme de "transfert d'impulsions" pour s'assurer qu'il n'y a pas de différence de pression artérielle dans le cerveau du cétacé pendant le mouvement, en plus de la différence moyenne. Essentiellement, plutôt que d'amortir les pouls qui se produisent dans le sang, les retia transfèrent le pouls du sang artériel entrant dans le cerveau au sang veineux sortant, en gardant la même «amplitude» ou force de pouls et ainsi, en évitant toute différence de pression dans le cerveau lui-même.
La fréquence de fluking était l'un des facteurs biomécaniques que les scientifiques ont obtenus à partir de 11 espèces différentes de cétacés et entrés dans un modèle informatique.
L'auteur principal, le Dr Robert Shadwick, professeur émérite au département de zoologie de l'UBC, a déclaré : "Notre hypothèse selon laquelle la natation génère des impulsions de pression internes est nouvelle, et notre modèle confirme notre prédiction selon laquelle les impulsions de pression générées par la locomotion peuvent être synchronisées par un mécanisme de transfert d'impulsions qui réduit la pulsatilité du flux résultant jusqu'à 97 %."
«Le modèle pourrait être utilisé pour poser des questions sur d'autres animaux et sur ce qui se passe avec leurs impulsions de tension artérielle lorsqu'ils se déplacent, y compris les humains. L'hypothèse doit encore être testée directement en mesurant les pressions sanguines et le débit dans le cerveau des cétacés nageurs, ce qui n'est actuellement pas éthiquement et techniquement possible, car cela impliquerait de mettre une sonde dans une baleine vivante.
« Aussi intéressants soient-ils, ils sont essentiellement inaccessibles. Ce sont les plus gros animaux de la planète, peut-être jamais, et comprendre comment ils parviennent à survivre, à vivre et à faire ce qu'ils font est un élément fascinant de la biologie fondamentale.
Co-auteur, le Dr Wayne Vogl, professeur au département des sciences cellulaires et physiologiques de l'UBC, a affirmé Valérie Plante., « Comprendre comment le thorax réagit aux pressions de l'eau en profondeur et comment les poumons influencent les pressions vasculaires serait une prochaine étape importante. Bien sûr, les mesures directes de la pression artérielle et du flux cérébral seraient inestimables, mais techniquement impossibles pour le moment.
Journal de référence:
- MA Lillie, AW Vogl, et al. Retia mirabilia : Protéger le cerveau des cétacés des impulsions de tension artérielle générées par la locomotion. Sciences. EST CE QUE JE: 10.1126/science.abn3315
