Le rete carotidien de la gazelle de Thomson refroidit son cerveau par échange de chaleur à contre-courant.
Introduction
La gazelle de Thomson vit dans la savane d'Afrique de l'Est où elle est exposée à des températures élevées et à la prédation par les grands félins, comme le guépard, le lion ou le léopard. Ces gazelles ont été enregistrées pour courir jusqu'à 43-50 miles par heure. Une telle poussée de vitesse peut augmenter le taux métabolique, et donc la production de chaleur, jusqu'à 40 fois. La dissipation de telles charges thermiques est difficile, en particulier dans les environnements arides où l'eau est rare et où un animal doit éviter d'en perdre trop par refroidissement par évaporation.
La stratégie
Le cerveau est une partie du corps particulièrement sensible aux températures élevées. Par conséquent, certains ongulés, comme la gazelle de Thomson, utilisent une structure d'échange de chaleur à contre-courant connue sous le nom de rete carotide pour garder le cerveau plus frais que le corps.
Le rete est une configuration d'artères et de veines dans un sinus à la base du cerveau. Le sang chaud circulant vers le cerveau se déplace de l'artère carotide dans un réseau de petites artères dans le sinus, où il transfère une partie de sa chaleur au sang veineux plus froid circulant dans la direction opposée lorsqu'il revient des voies nasales. Le sang artériel refroidi continue ensuite vers le cerveau.
Lion s'approchant d'une gazelle de Thomson.
Gazelle de Thomson
Gazelle de Thompson mâle. Cratère du Ngorongoro, Tanzanie. Photo par Lee R.Berger
Gazelle de Thomson
La gazelle de Thomson en vol d'une attaque de guépard. Cratère du Ngorongoro, Tanzanie. Photo par Lee R.Berger
Chez une gazelle de Thomson en course, la température corporelle augmente plus que la température cérébrale, de sorte qu'une différence entre la température cérébrale et corporelle a été mesurée à 2.7°C. Un prédateur comme le guépard doit arrêter de courir lorsque sa température corporelle (et cérébrale) atteint 40.5°C , mais la gazelle peut continuer à courir tant que sa température corporelle dépasse 43° car sa température cérébrale n'a toujours pas dépassé 40.5°. La capacité de garder la tête froide peut donc donner à la gazelle un avantage de survie dans ces activités prédatrices, car elle peut survivre au guépard qui ne peut pas maintenir un cerveau plus frais.
Le potentiel
Les échangeurs de chaleur à contre-courant peuvent être trouvés dans de nombreux organismes dans de nombreuses configurations. Bien que de tels mécanismes soient bien connus des ingénieurs, un examen attentif de la conception de ceux utilisés par la nature peut être utile pour concevoir des systèmes de contrôle thermique des habitations humaines.
