October 24, 2013

by Bob Yirka , Phys.org

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Credit: puppy-training-solutions

(Phys.org) – Des chercheurs du Georgia Institute of Technology ont découvert que les mammifères au—dessus d’une certaine taille semblent se conformer à ce qu’ils ont surnommé, la « loi de la miction » – c’est-à-dire que les mammifères de toutes tailles, rapportent-ils, mettent environ 21 secondes à vider leur vessie. Non content d’utiliser les données existantes, l’équipe de recherche a entrepris des travaux sur le terrain — visiter des zoos et d’autres lieux de résidence des animaux — où elle a filmé les animaux en train d’uriner (ou médicalement parlant — en train de mictionner). Ils ont écrit un article décrivant leurs aventures et leurs résultats et l’ont posté sur le serveur de préimpression, arXiv, pour ceux qui souhaitent revoir leur travail.

L’étude, dirigée par le professeur David Hu, a commencé comme un casse-tête en mécanique des fluides: combien de temps faut-il aux animaux de différentes tailles pour faire pipi?- une question apparemment valable compte tenu des différences de taille non seulement des animaux, mais des parties du corps qu’ils utilisent pour soulager leur vessie. L’équipe note qu’il y a deux parties principales impliquées: la vessie et l’urètre — le tube en forme de paille qui transporte l’urine de la vessie vers le monde extérieur. Ils notent que la gravité est un problème avec la mécanique de la miction — les grands animaux, tels que les éléphants (qui peuvent drainer jusqu’à 42 gallons en une seule libération) ont tendance à permettre à la gravité de faire tout le travail. Les petits animaux, tels que les chiens ou les chèvres, utilisent les muscles pour faciliter le processus.

Hu a laissé à son équipe (de premier cycle) le soin de collecter des données sur le terrain, en enregistrant les animaux sur divers sites alors qu’ils se soulageaient, espérons-le, sans attirer l’attention d’autres personnes inquiètes d’avoir des notions moins scientifiques en tête, pour en savoir plus. En étudiant les vidéos, ainsi que d’autres trouvées sur YouTube, l’équipe a découvert que, quelle que soit leur taille, tous leurs sujets semblaient prendre à peu près le même temps pour terminer le travail. De plus, ils ont découvert que les parties du corps utilisées par les animaux pour uriner avaient tendance à avoir les mêmes proportions, en termes de taille.

Hu et son équipe ne spéculent pas sur la raison pour laquelle les animaux plus grands que les chauves-souris et les rats (ils ne prennent qu’une seconde pour uriner) prennent à peu près le même temps pour faire pipi, mais notez que la nature semble s’être assurée que cela ne prendrait pas trop de temps. Avec les éléphants par exemple, l’urètre est si long que l’urine s’accélère à mesure qu’elle tombe, éclatant de l’animal comme un tuyau d’incendie. Ils notent également qu’ils n’ont pas testé les êtres humains, bien qu’ils suggèrent qu’il est probable que les gens se conforment également à la loi de la miction, tant qu’ils y vont lorsque leurs vessies sont pleines, plutôt que lorsque c’est tout simplement pratique.

Plus d’informations: Loi de la miction: tous les mammifères vident leurs vessies pendant la même durée, arXiv: 1310.3737 arxiv.org/abs/1310.3737

Résumé
Le système urinaire a évolué pour éjecter les fluides du corps rapidement et efficacement. Malgré une longue histoire de traitements urologiques réussis chez l’homme et l’animal, la physique de la miction a reçu relativement peu d’attention. Dans cette étude expérimentale et théorique combinée, nous élucidons l’hydrodynamique de la miction sur cinq ordres de grandeur de la masse animale, des souris aux éléphants. En utilisant des vidéos de dynamique des fluides à grande vitesse et des mesures de débit au Zoo d’Atlanta, nous découvrons la « Loi de la miction », qui stipule que les animaux vident leurs vessies pendant une durée quasi constante de 21 secondes en moyenne (écart type de 13 secondes), malgré une différence de volume de la vessie de 100 mL à 100 L. Cette prouesse est rendue possible par la longueur croissante de l’urètre des grands animaux qui amplifie la force gravitationnelle et le débit. Nous démontrons également les défis rencontrés par le système urinaire pour les rongeurs et autres petits mammifères pour lesquels le débit urinaire est limité à une seule goutte. Nos résultats révèlent que l’urètre a évolué en tant que dispositif améliorant l’écoulement, permettant au système urinaire d’être agrandi sans compromettre sa fonction. Cette étude peut aider au diagnostic des problèmes urinaires chez les animaux et à inspirer la conception de systèmes hydrodynamiques évolutifs basés sur ceux de la nature.

Informations sur le journal: arXiv

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