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Les fractals : pas si bête la nature...

publié le , mis à jour le

Par Bernard Sapoval

Peut-être avant de parler des technologies du futur devrions nous parler des réussites technologiques du passé et même d’un passé ancien, celui durant lequel la sélection naturelle à force d’essai et d’erreurs, nous a doté d’organes efficaces. Pour preuve, vos poumons et ceux des mammifères.
Vous respirez normalement sans savoir combien vous êtes “bons” pour ça. Dans un article récemment soumis nous avons, avec Marcel Filoche, mis en évidence que le système respiratoire des mammifères était une machine optimale tant du point de vue physique que du point de vue chimique.
Parlons d’abord de l’arbre bronchique. C’est l’arborescence blanche sur l’image ci-dessous. On peut trouver, par le calcul, l’architecture la plus « économique », celle qui vous demandera le moins de fatigue musculaire pour respirer (elle est ... fractale). Et on peut la comparer à celle de l’image, elles sont très proches. Bien sûr, ceci s’applique au poumon sain. En cas de maladie asthmatique grave, les bronches s’éloignent de l’optimum par rétrécissement au point que dans les cas les plus graves la fatigue musculaire respiratoire cause un épuisement pouvant entrainer la mort.
Mais aussi, nous et les mammifères respirons de manière cyclique, inspiration suivie expiration. Il faut donc que l’oxygène de l’air que nous inspirons atteigne l’ensemble du poumon avant que ne commence l’expiration. Il faut donc que nos poumons et ceux des mammifères soient « rapides ». Et on peut aussi par le seul calcul trouver quel est l’arbre le plus rapide, et on trouve le même. Nous bénéficions donc de la meilleure machine hydrodynamique possible. Notons que ceci s’applique aussi à l’arbre artériel qui transporte le sang.
Non seulement faut-il amener l’oxygène partout, mais encore faut-il que cet oxygène rejoigne les globules rouges. Et là, il s’agit d’un processus purement chimique. Cette usine chimique fonctionne à partir de la seule énergie chimique disponible, celle reliée au potentiel chimique de l’oxygène dans l’air. Et on peut, ici aussi, trouver par le calcul qu’elle est la géométrie des alvéoles (ou des ensembles d’alvéoles pulmonaires) qui est la plus efficace pour tirer la meilleure puissance de ce réacteur chimique. On retrouve une morphologie proche de celle observée dans nos poumons. Et ceci s’applique aussi bien à la souris qu’à l’homme.
En somme, le code génétique connaissait la physique (et la chimie) bien avant nous.