Le tissu cardiaque : une merveille de force mécanique et de fiabilité électrique

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Cette coexistence s’explique par le motif géométrique des fibres musculaires cardiaques

Le cœur humain, appareil à la fois mécanique et électrique, se contracte et propulse le sang dans l’organisme des milliards de fois au cours d’une vie. Comment peut-il accomplir pareil exploit sans tomber dans de dangereuses irrégularités? Selon une étude récente menée par des scientifiques de l’Université McGill, il y arrive grâce à la géométrie particulière des fibres musculaires de sa paroi.

Rappelons que dans une étude collaborative réalisée en 2012 et dirigée par Kaleem Siddiqi, professeur à l’Université McGill, on avait montré que la courbure et torsion particulière des faisceaux de cellules musculaires cardiaques crée une forme géométrique appelée « hélicoïde général », forme qui procure une force mécanique aux matériels biologiques, par exemple la carapace externe des insectes.

Dans un article publié le 8 mai dernier dans la revue Scientific Reports, le Pr Siddiqi et ses étudiants de l’École d’informatique et du Centre de recherche sur les machines intelligentes de l’Université McGill démontrent, au moyen de modèles et d’analyses mathématiques, que cette disposition des fibres favorise également la fiabilité de la conduction électrique dans le tissu cardiaque. L’auteur principal de cet article, Tristan Aumentado-Armstrong, étudiait au premier cycle à McGill lors de la réalisation de l’étude. « Le tissu cardiaque est unique en son genre, parce qu’il doit présenter une résilience mécanique, tout en étant capable de se contracter et de propager un signal électrique », explique le Pr Siddiqi. « Notre analyse révèle que la nature a fait appel à la géométrie hélicoïdale pour satisfaire les exigences tant électriques que mécaniques du cœur. »

L’étude « Conduction in the Heart Wall: Helicoidal Fibers Minimize Diffusion Bias », par Tristan Aumentado-Armstrong et coll., a été publiée en ligne dans la revue Scientific Reports le 8 mai 2018. DOI : 10.1038/s41598-018-25334-7
https://www.nature.com/articles/s41598-018-25334-7.pdf

IMAGE : On voit ici, en couleurs vives, l’orientation hélicoïdale des fibres d’une paroi ventriculaire dans le tissu cardiaque d’un rat examiné au moyen de l’imagerie de diffusion par résonance magnétique. SOURCE : Groupe d’analyse des formes, Université McGill

 

 

 

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