Les coffres des dauphins et des baleines à dents recèlent un mystère anatomique: un labyrinthe de minuscules vaisseaux sanguins ressemblant à des vers, appelé "réte thoracique", dont le but a longtemps été confondu par les scientifiques. Joy Reidenberg, anatomiste à la faculté de médecine Icahn de Mount Sinai, pense avoir compris à quoi elle sert. Si elle a raison, cela pourrait être la clé pour développer un dispositif capable de prévenir la condition mortelle que tous les plongeurs craignent: les virages.
Reidenberg est l’un des nombreux chercheurs dont les travaux portent sur la façon dont les espèces marines parviennent à plonger dans les profondeurs des océans et à en revenir en toute sécurité. Et cette compréhension croissante de l'anatomie des dauphins, des baleines, des tortues et des poissons fait rêver de permettre aux plongeurs humains de plonger plus profondément, plus rapidement et en toute sécurité un peu plus près de la réalité.
Reidenberg a examiné 10 dauphins et marsouins morts échoués à terre pour retracer les connexions entre les mystérieux vaisseaux sanguins et le reste des anatomies des animaux. Ce qu’elle a découvert, c’est un réseau qu’elle soupçonne de fonctionner comme une sorte de «trieur de pièces» pour les gaz, piégeant les bulles d’azote qui se forment lorsque les plongeurs refont surface en les attrapant dans des navires de plus en plus petits. Cela les empêche ensuite d'entrer dans les articulations et de bloquer l'apport sanguin aux organes, ce qui peut provoquer un syndrome de décompression mortel, autrement dit les coudes.
Elle doit encore bien tester cette théorie, mais d'autres recherches récentes semblent lui donner du crédit. Une étude publiée en avril par des chercheurs de la Woods Hole Oceanographic Institution et de la Fundacion Oceanografic en Espagne a révélé que les poumons des mammifères marins se compriment sous la pression de telle sorte que les bulles d'azote restent en dehors de la circulation sanguine.
C'est différent chez les humains. Lorsque vous plongez plus profondément, l'augmentation de la pression provoque la dissolution de l'azote de l'air que vous respirez dans votre sang. Levez-vous trop vite et évitez que l’azote se dissolve pour former des bulles de gaz dans le sang, où elles se dilatent et peuvent se coincer dans les articulations et les organes vitaux. Sans adaptation des mammifères marins, les plongeurs doivent se lever lentement, souvent avec des pauses, pour éviter ce problème. Cela laisse le temps aux bulles d’azote de circuler progressivement du sang aux poumons, où elles peuvent être expirées à la surface - comme vous ouvriez avec précaution, une canette de soda pour libérer les gaz qui se sont accumulés sous la pression.
Pour tester sa théorie de la fonction de la femme, Reidenberg pompait une solution semblable à celle de Seltz dans les veines d’une carcasse de dauphin et la plaçait dans une chambre de recompression insérée dans un scanner. Au fur et à mesure qu'elle augmente la pression pour simuler une plongée, les gaz dans le fluide se dissolvent dans le sang. Ensuite, alors que l'azote recommence à apparaître sous forme de «microbulles» lors de l'ascension simulée, le rete thoracique le siphonnerait - espérons-le - pour le tenir à l'écart des organes vitaux jusqu'à ce qu'il puisse être libéré dans les veines amenant les poumons à être exhalés à la surface. .
«À mesure qu'ils se rapprochent de la surface, les bulles disparaissent, les poumons se ré-dilatent et les bulles finissent par être pompées», dit Reidenberg. La réserve agirait comme une sorte de «boucle de contournement pour capter ce gaz supplémentaire».
Une lésion sphérique trouvée dans une côte d'un cachalot mort, probablement causée par des bulles d'azote, s'est formée lorsque la baleine s'est levée trop rapidement des profondeurs sous haute pression. (Tom Kleindinst / Woods Hole Oceanographic Institution) Si cette fonction du réseau est prouvée, les risques et les délais d’attente pour les plongeurs humains pourraient être réduits - en créant essentiellement un réseau externe pour les humains. Les possibilités sont considérables: les plongeurs Imagine Navy SEAL effectuant des opérations secrètes, explique Reidenberg. «La dernière chose que vous voudriez, c'est qu'ils soient assis à quelques mètres de la surface, en attente du dernier palier de décompression, qui est le plus long arrêt. De nos jours, ils pourraient renoncer à cet arrêt, faire surface plus rapidement et risquer de prendre les virages. "
Mais s'ils avaient un appareil caché dans le dos, accroché à leur système de circulation via un vaisseau sanguin près de la surface de la peau, la plongée serait plus rapide et plus sûre - du point de vue de la santé et du point de vue militaire. Cela serait volumineux au début, mais, ajoute Reidenberg, rien de plus qu’un système de perfusion intraveineuse auquel un patient hospitalisé pourrait être raccordé.
Tout le monde n'est pas convaincu de l'avenir d'un tel appareil. «Depuis des décennies, les gens plongent dans la plongée des animaux en se demandant comment ils gèrent la profondeur et la pression», explique Laurens Howle, ingénieur en mécanique à la Duke University, qui a travaillé sur la modélisation de la gravité des coudes dans différents scénarios. Il dit que les théories de Reidenberg sur le rete sont intéressantes et «pourrait être le cas», mais il a noté que la différence entre les mammifères marins et les animaux terrestres est qu’ils prennent une respiration à la surface avant de plonger. Pendant ce temps, nous respirons continuellement dans les réservoirs d’air, ce qui signifie que nous avons plus d’azote disponible pour former des bulles.
En ce qui concerne le prototype volumineux? «Ouais, je ne sais pas si je voudrais essayer ça, dit Howle.
Fait intéressant, les mammifères marins ne réussissent pas toujours à éviter les méandres. Des recherches récentes sur les squelettes de baleines ont révélé que même les baleines peuvent avoir des lésions osseuses caractéristiques des coudes. Les agents de stress inattendus, tels que le sonar, seraient le principal responsable, poussant les animaux à accélérer vers la surface, les obligeant à décompresser leurs poumons trop rapidement.
Les idées anti-courbures ne sont pas les seules choses que nous pouvons apprendre de ces animaux lors de la conception de la prochaine génération de technologie de plongée. Les palmes inspirées de l’anatomie des dauphins sont l’un des progrès les plus importants inspirés par les mammifères marins. Fondé depuis les années 1970, le «monofin» a considérablement réduit les temps de plongée des plongeurs libres en remplaçant nos deux pieds inconfortables par un dactyle ressemblant à un dauphin. Il y a eu plusieurs avancées sur cette palme depuis lors pour la rendre encore plus semblable à un dauphin.
«Cela ressemble à la queue des mammifères en plongée, comme les baleines, les dauphins, etc., car il fournit un moyen très efficace de transférer de l'énergie de vos muscles vers l'avant dans l'eau. C'est pourquoi la nature l'a adopté », a déclaré Stephan Whelan, créateur de la communauté de plongée en ligne DeeperBlue.com.
D'autres nageoires copient les bosses, ou les tubercules, les baleines à bosse, qui réduisent la traînée et améliorent la maniabilité.
«Ils ont été utilisés dans des moulins à vent, des ventilateurs, un spoiler de voiture de course McLaren. La société britannique Zipp les utilisait sur des roues de vélo. Les avions, bien sûr. Speedo a produit un aileron d’entraînement appelé Nemesis », explique Frank Fish, biologiste à l’Université de West Chester en Pennsylvanie, qui a mis au point un certain nombre de produits biomimétiques - des applications inspirées de la physiologie animale - y compris les tubercules d’inspiration bossue. Il existe de nouvelles combinaisons qui ont copié les denticules en peau de requin qui se chevauchent pour réduire la traînée, et des lunettes qui copient la façon dont les poissons et certaines fleurs retiennent l'eau pour créer une vision plus claire.
Certaines adaptations animales ne sont toutefois pas imitables. John Davenport, biologiste marin à l'University College Cork en Irlande, s'est efforcé de comprendre comment et pourquoi les trachias de tortues luth, qui s'effondrent progressivement à mesure que les animaux plongent plus profondément, sont construits comme ils sont. Il appelle cette structure «essentiellement une évolution alternative, vieille de 140 millions d'années» de la structure respiratoire des mammifères marins. Mais, a-t-il déclaré, "j'ai bien peur de ne pas voir une utilisation évidente de la structure trachéale de la tortue luth dans la plongée humaine."
Copier les poumons effondrés des dauphins et des baleines semble également infructueux; les poumons humains sont collants et ne se régénèrent pas facilement une fois qu'ils se sont effondrés.
Mais cela pourrait être une autre façon, peut-être même plus précieuse, de reproduire l'anatomie des mammifères marins.
Reidenberg est toujours à la recherche de fonds pour mettre au point un appareil de plongée empêchant les coudes, mais entre-temps, elle a déjà commencé à essayer d'apprendre des poumons des animaux. Dans une nouvelle collaboration, elle a collaboré avec d'autres chercheurs pour cartographier le système vasculaire d'une baleine fœtale afin de comprendre comment les poumons de baleine modifient leur élasticité et comment nous pouvons l'appliquer à l'inversion de maladies pulmonaires telles que l'emphysème chez l'homme.
C’est une autre façon pour les mammifères marins de nous aider à trouver un moyen de mieux respirer, dans l’eau et sur terre.
