Dans les efforts pour lutter contre l'obésité et améliorer l'absorption des médicaments, les scientifiques ont étudié de manière approfondie comment les sucs gastriques dans l'estomac décomposent les aliments ingérés et d'autres substances. Cependant, on en sait moins sur la façon dont les schémas d'écoulement complexes et les contraintes mécaniques produites dans l'estomac contribuent à la digestion.

Chercheurs de France, Michigan, et la Suisse a construit un prototype d'antre artificiel, ou le bas du ventre, présenter une compréhension plus approfondie de la façon dont les forces physiques influencent la digestion des aliments en fonction de la dynamique des fluides. Dans Physique des fluides , ils révèlent un effet de classification basé sur la cassure de gouttes liquides combinée à des phénomènes de transport issus de simulations informatiques complémentaires.

Les parties pertinentes de l'estomac sont le corps, où la nourriture est stockée ; l'antre, où la nourriture est moulue; et le pylore, ou sphincter pylorique, la valve tissulaire qui se connecte à l'intestin grêle. Les contractions musculaires lentes commencent dans le corps, la vitesse et l'amplitude des ondes augmentant pour former les ondes de contraction antrale (ACW) au fur et à mesure qu'elles se propagent vers le pylore.

L'antre des chercheurs se compose d'un cylindre, coiffé à une extrémité pour imiter un pylore fermé, et un piston creux qui se déplace à l'intérieur du cylindre pour reproduire les ACW. Comme vérifié par des simulations informatiques et des mesures expérimentales, le prototype produit les caractéristiques du flux de jet rétropulsif qui existent dans l'antre.

La désintégration des aliments est quantifiée en déterminant la rupture des gouttes de liquide dans les champs d'écoulement produits par les ACW. Les chercheurs ont étudié différents systèmes de fluides modèles avec diverses viscosités pour tenir compte des propriétés physiques générales des aliments digérés. La taille des gouttes et d'autres paramètres ressemblent aux conditions d'un vrai estomac.

Une rupture de goutte s'est produite près de la surface du piston creux, où le champ d'écoulement présentait des vitesses plus lentes mais des vitesses de déformation plus élevées, exposant ainsi la goutte à des contraintes de cisaillement plus élevées pendant une période de temps plus longue. Aucune rupture ne s'est produite pour les gouttes près du centre du piston, car les contraintes et les temps de séjour sont de plus en plus courts.

"Les résultats extraits de ce prototype simple ont approfondi les connaissances sur le processus de désintégration qui a lieu dans l'estomac, ", a déclaré le co-auteur Damien Dufour. "Les gouttes près du mur se briseront au fur et à mesure qu'elles seront transportées vers le pylore. Les gouttes du centre reviennent vers le corpus, sans réduction de taille majeure, se désintégrer plus tard. On peut percevoir cette action combinée des ACW comme un effet classificateur. »

L'article "Recherche des caractéristiques dispersantes du flux d'ondes de contraction antrale dans un modèle simplifié de l'estomac distal" est rédigé par Damien Dufour, Franz X. Tanner, Kathleen Feigl, et Erich J. Windhab. L'article apparaîtra dans Physique des fluides le 3 août, 2021.