Taille et rythme cardiaque

3 messages / 0 récent(s)
Dernier message
Taille et rythme cardiaque

Un enfant de CM2 m'a posé la question suivante : Pourquoi, plus un animal est petit, plus son cœur bat vite ? Je lui ai dit que je chercherai la réponse, mais je suis incapable de trouver dans quelle direction chercher. Merci si vous pouvez m'aider.

Ce que je vais exposer se limitera aux mammifères non-hibernant: leur température corporelle est
constante (ou presque) - le rythme cardiaque est à peu près constant à un âge donné, sauf pendant les efforts intenses.

La gamme des tailles va des plus petites musaraignes (adulte: 1,5 gramme) et chauves-souris (adulte: 1,7 gramme) aux énormes baleines bleues (femelle adulte: plus de 120 tonnes). Le rythme des battements cardiaques est de 20 par seconde pour une musaraigne de taille moyenne (4 grammes) à 1 battement toutes les 4 secondes (nage en surface) pour une de ces baleines.

Comme vous pouvez le constater d'après les précédentes données, la relation entre ces deux grandeurs, la taille et le rythme cardiaque, n'est pas linéaire (il n'y a pas proportionnalité), elle s'exprime par une relation logarithmique (que je ne développerai pas ici).

L'interprétation de cette corrélation est trop complexe pour être exposée ici. Interviennent les paramètres suivants :

  • l'intensité du métabolisme de l'organisme entier ou du même organe (par exemple le cerveau), qui est - rapportée à la même masse - d'autant plus élevée que le mammifère est petit.
  • des contraintes physiques :

    a) volume du muscle cardiaque + longueur des fibres nerveuses allant du centre déclencheur de chaque contraction (le pacemaker naturel) aux fibres musculaires du cœur + longueur de ces fibres.
    b) masse de fluide sanguin à propulser + pression du sang dans les artères.

    D'autres relations sont bien connues:

  • Les cycles de la ventilation pulmonaire sont corrélés au rythme cardiaque, à raison d'un cycle inspiration + expiration tous les 4 à 4,5 battements du cœur, quelle que soit la taille du mammifère.
  • Le rythme cardiaque est inversement proportionnel à la longévité moyenne du mammifère, les plus petits de ces animaux vivant le moins longtemps, les plus gros le plus longtemps (avec une exception pour notre espèce, pour laquelle la longévité moyenne est élevée par rapport à d'autres mammifères de même taille). Conséquence : le cœur d'un mammifère bat environ 800 millions de fois pendant sa vie et il respire environ 200 millions de fois, quelle que soit sa taille.

    Estimez combien il vous reste de respirations à faire compte tenu de votre âge et de votre espérance de vie.

  • Le rythme cardiaque est lié à la quantité d'oxygène que l'organisme consomme ; or la consommation d'oxygène dépend de plusieurs facteurs, notamment le travail musculaire fourni (cf. la réponse à une question sur rythme cardiaque dans la rubrique "corps humain" ) et la température ambiante. Or la consommation d'oxygène est inversement proportionnelle à la taille de l'animal. Plus l'animal est petit plus il a besoin d'énergie pour maintenir sa température constante et maintenir une activité physique nécessaire à sa survie. La consommation d'oxygène est mesurée en mm3 d'oxygène consommé/gramme de poids du corps, pendant une heure pour un animal au repos :

    Par exemple : la souris pèse 25 g et consomme au repos : 1 580 mm3/g/h d'oxygène alors que l'éléphant qui pèse 3 800 kg consomme 67 mm3/g/h d'oxygène (ne me demandez pas comment ils ont fait pour mesurer cela chez l'éléphant !). Pour l'homme (en moyenne 70 kg) : 200 mm3/g/h.

    La limite inférieure de la taille chez les Mammifères (la musaraigne) est donc dictée par les nécessités du métabolisme (un mammifère plus petit devrait manger et respirer à une cadence incompatible avec la vie). La limite supérieure de la taille chez les Mammifères est en revanche imposée par la pesanteur (les animaux les plus lourds sont aquatiques).