Le sperme humain contre le cachalot - Aatish Bhatia

Voir la leçon complète: http://ed.ted.com/lessons/human-sperm-vs-the-sperm-whale-aatish-bhatia

Se déplacer est extrêmement difficile pour les spermatozoïdes microscopique - pensez à un homme essayant de nager dans une piscine remplie... d'autres humains. Nous pouvons comparer le parcours d'un spermatozoïde à celui d'un cachalot en calculant le nombre de Reynolds, une prédiction sur le comportement des fluides, qui fluctue souvent en fonction de la taille du nageur. Aatish Bhatia explore le grand parcours des spermatozoïdes (en dépit de sa taille minuscule).

Leçon par Aatish Bhatia, animation par Brad Purnell.

En 1977, le physicien Edward Purcell

a calculé que si
vous poussez une bactérie

et puis, la laissez s'en aller,

elle s'arrêtera dans environ
un millionième de seconde.

Dans cet intervalle,
elle aura parcouru moins

que la largeur d'un seul atome.

Il en va de même
pour un spermatozoïde

et beaucoup d'autres microbes.

C'est inhérent au fait d'être très petit.

Des créatures microscopiques vivent
dans un monde qui nous est étranger,

où traverser un ou
deux centimètres d'eau

est un effort incroyable.

Mais pourquoi la taille a-t-elle
une telle importance pour un nageur ?

Qu'est-ce qui rend le monde
d'un spermatozoïde

si fondamentalement différent

de celui d'un cachalot ?

Pour le savoir, il nous faut plonger

dans la physique des fluides.

Voici une façon de l'envisager.

Imaginez que vous êtes train
de nager dans une piscine.

Vous et tout un tas
de molécules d'eau.

Les molécules d'eau
sont plus nombreux que vous,

mille trillions de trillions de fois plus.

Vous frayer un chemin entre elles

avec votre corps gigantesque
est facile,

mais si vous étiez vraiment petit,

disons, que vous étiez
de la taille d'une molécule d'eau,

tout d'un coup,
c'est comme si vous nagiez

dans un bassin rempli de personnes.

Plutôt que de glisser simplement

entre toutes les minuscules
petites molécules,

maintenant chaque molécule d'eau

est une personne de plus
à écarter de votre chemin

pour aller quelque part.

En 1883, le physicien
Osborne Reynolds

a compris qu'il y a
un nombre simple

qui peut prédire
comment se comportera un fluide.

Il s'appelle le nombre de Reynolds,

et il dépend de propriétés simples

comme la taille du nageur,

sa vitesse,

la densité du fluide,

et le caractère poisseux, ou viscosité,

du fluide.

Ça veut dire que des créatures

de tailles très différentes habitent

des mondes très différents.

Par exemple, en raison
de sa taille gigantesque,

un cachalot vit

dans le vaste monde du
nombre de Reynolds.

Si il bat sa queue une fois,

Il peut avancer
sur une distance incroyable.

Tandis que
les spermatozoïdes vivent

dans un monde du
nombre de Reynolds faible.

Si un spermatozoïde devait
cesser d'agiter sa queue,

il ne dépasserait même pas
un seul atome.

Pour imaginer ce qu'être
un spermatozoïde serait,

vous devez vous-même
vous ramener

à son nombre de Reynolds.

Imaginez-vous
dans un baquet de mélasse

avec vos bras qui bougent

aussi lentement que l'aiguille
des minutes d'une horloge,

et vous auriez une assez bonne idée

de à quoi est confronté
un spermatozoïde.

Alors, comment les microbes parviennent
à aller où que ce soit ?

Eh bien, beaucoup ne se donnent
pas du tout la peine de nager.

Ils laissent juste la nourriture
dériver vers eux.

C'est un peu comme
une vache paresseuse

qui attend que l'herbe
sous sa bouche repousse.

Mais beaucoup de microbes nagent,

et c'est là qu'interviennent
ces adaptations incroyables.

Un truc qu'ils peuvent utiliser

consiste à déformer
la forme de leur pagaie.

En pliant habilement
leur pagaie

pour créer plus de traînée
sur la propulsion

que sur la récupération,

les organismes unicellulaires
comme les paramécies

parviennent à s'avancer lentement

à travers la foule des molécules d'eau.

Mais il y a une solution
encore plus ingénieuse

pratiquée par les bactéries
et les spermatozoïdes.

Au lieu de remuer leurs pagaies
d'avant en arrière,

ils les tournent
comme un tire-bouchon.

Tout comme un tire-bouchon
sur une bouteille de vin

convertit le mouvement d'enroulement
en mouvement vers l'avant,

ces minuscules créatures
tournent leur queue hélicoïdale

pour se porter en avant

dans un monde où l'eau semble
aussi épaisse que le liège.

D'autres stratégies
sont encore plus étranges.

Certaines bactéries adoptent
l'approche de Batman.

Elles utilisent des grappins
pour se tirer.

Elles peuvent même utiliser ce grappin

comme une fronde
et se projeter vers l'avant.

D'autres utilisent le génie chimique.

Helicobacter pylori ne vit
que dans le mucus visqueux et acide

à l'intérieur de nos estomacs.

Il libère une substance chimique

qui fluidifie le mucus à l'entour,

ce qui lui permet
de glisser à travers le mucus.

Il n'est peut-être pas surprenant

que ces gars soient
aussi responsables

des ulcères d'estomac.

Alors, quand vous regardez
de très, très près

nos corps et le monde autour de nous,

vous pouvez voir toutes sortes
de créatures minuscules

qui trouvent des façons
intelligentes de se déplacer

dans une situation délicate.

Sans ces adaptations,

les bactéries ne trouveraient
jamais leurs hôtes,

et les spermatozoïdes
n'arriveraient jamais à leurs œufs,

ce qui signifie que vous n'auriez jamais
d'ulcères de l'estomac,

mais vous ne seriez jamais né
en premier lieu.