Moulage en résine montrant l'aorte et les artères dans le retia d'un béluga. Crédit :Wayne Vogl
Des vaisseaux sanguins spéciaux dans le cerveau des baleines pourraient les protéger des impulsions, causées par la nage, dans leur sang qui endommageraient le cerveau, selon une nouvelle recherche de l'UBC.
Il existe de nombreuses théories quant à l'utilisation exacte de ces réseaux de vaisseaux sanguins berçant le cerveau et la colonne vertébrale d'une baleine, connus sous le nom de "retia mirabilia", ou "réseau merveilleux", mais maintenant les zoologistes de l'UBC pensent avoir résolu le mystère, avec la modélisation informatique. soutenant leurs prédictions.
Les mammifères terrestres tels que les chevaux ressentent des «pulsations» dans leur sang lorsqu'ils galopent, où la pression artérielle à l'intérieur du corps monte et descend à chaque foulée. Dans une nouvelle étude, l'auteur principal, le Dr Margo Lillie, et son équipe ont suggéré pour la première fois que le même phénomène se produit chez les mammifères marins qui nagent avec des mouvements dorso-ventraux ; en d'autres termes, les baleines. Et, ils ont peut-être découvert pourquoi les baleines évitent les dommages à long terme au cerveau pour cela.
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 dans le cerveau, explique le Dr Lillie, chercheur associé émérite au département de zoologie de l'UBC. Cependant, la locomotion peut déplacer le sang avec force, provoquant des pics de pression ou des « impulsions » vers 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 la démence chez les êtres humains, explique le Dr Lillie. 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", explique le Dr Lillie.
Le Dr Lillie et ses collègues ont émis l'hypothèse que 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 impulsions qui se produisent dans le sang, les retia transfèrent l'impulsion dans le sang artériel entrant dans le cerveau vers le sang veineux sortant, en gardant la même «amplitude» ou force d'impulsion, et ainsi, en évitant toute différence de pression dans le cerveau lui-même.
Les chercheurs ont collecté les paramètres biomécaniques de 11 espèces de cétacés, y compris la fréquence des coups de nage, et ont saisi ces données dans un modèle informatique.
"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 %", déclare l'auteur principal, le Dr. . Robert Shadwick, professeur émérite au département de zoologie de l'UBC.
Moulage en résine montrant les artères du rete à l'intérieur du canal rachidien d'un béluga. Crédit :Wayne Vogl
Le modèle pourrait potentiellement 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, explique le Dr Shadwick. Et bien que les chercheurs affirment que l'hypothèse doit encore être testée directement en mesurant la pression artérielle et le débit dans le cerveau des cétacés nageurs, cela 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", dit-il. "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."
"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", déclare le co-auteur, le Dr Wayne Vogl, professeur au département des sciences cellulaires et physiologiques de l'UBC. "Bien sûr, des mesures directes de la pression artérielle et du débit dans le cerveau seraient inestimables, mais techniquement impossibles pour le moment."
"Retia mirabilia :Protéger le cerveau des cétacés des impulsions de pression artérielle générées par la locomotion" a été publié aujourd'hui dans Science . Comment vos yeux pourraient aider à diagnostiquer l'hypertension artérielle
