Conservation de l'énergie et énigme du taux de guérison du corps

La cicatrisation des plaies est un phénomène extrêmement complexe auquel toutes les créatures consacrent des ressources importantes. La question de savoir comment rendre la cicatrisation des plaies aussi rapide et efficace que possible est donc clairement importante.

L'une des énigmes fondamentales est de savoir pourquoi la cicatrisation des plaies se déroule si lentement alors que les cellules elles-mêmes se développent très rapidement. Par exemple, les cellules fibroblastiques, qui jouent un rôle important dans la cicatrisation des plaies, peuvent doubler en nombre en seulement 10 heures lorsqu'elles sont cultivées dans une boîte de Pétri dans des conditions idéales. C'est clairement beaucoup plus rapide que la cicatrisation des plaies dans le corps ; pourquoi la différence ?

Aujourd'hui, Peter Apell de l'Université de technologie Chalmers en Suède et quelques amis disent qu'ils ont trouvé une réponse en utilisant une approche plutôt non conventionnelle. Ces gars étudient la cicatrisation des plaies du point de vue de la conservation de l'énergie. Ils demandent quelles restrictions fondamentales les lois de la physique imposent à la cicatrisation des plaies et quel genre d'informations cela donne sur un processus par ailleurs extrêmement complexe.

Ils commencent par créer un modèle mathématique de l'énergie utilisée par le métabolisme pour traiter le matériau requis pour remplir la cavité de la plaie. Cela peut être divisé en trois parties : l'énergie nécessaire au système immunitaire pour combattre l'infection, l'énergie nécessaire pour maintenir le tissu cellulaire existant et enfin l'énergie nécessaire pour développer de nouveaux tissus, qui dépend du rapport graisse/protéine.

Cette troisième fraction est le facteur crucial. Apell et ses collègues calculent que la croissance de nouvelles cellules nécessite, en moyenne, environ 20 kiloJoules par gramme de nouveau tissu cultivé. Cela signifie en termes physiques que les blessures agissent comme des puits d'énergie substantiels, disent-ils.

Mais la quantité d'énergie disponible est limitée par le budget énergétique total du corps qui ne peut être dépassé ni même trop exploité.

Appel poursuit en calculant la quantité d'énergie nécessaire pour déplacer les ressources nécessaires vers la cavité de la plaie et la compare à l'énergie requise pour faire fonctionner le métabolisme dans son ensemble, ce qui est caractéristique de la créature elle-même.

Avec tout cela pris en compte, leur modèle prédit un temps de cicatrisation d'environ 10 jours. Cela est certainement conforme aux temps de guérison mesurés, disent-ils.

Ils utilisent le modèle pour faire un certain nombre d'autres prédictions sur des facteurs tels que le taux de fermeture de la plaie, etc. Ils testent ensuite leurs prédictions sur des modèles de cicatrisation des plaies chez le rat et disent qu'ils s'adaptent bien.

Le résultat est un aperçu intéressant d'un processus biologique extrêmement complexe. Incroyable ce que les lois de la physique peuvent faire parfois !

Réf : arxiv.org/abs/1212.3778 : Physique de la cicatrisation des plaies I : Considérations énergétiques

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