Comment l'éléphant craque sa peau pour se refroidir
Publié par Isabelle le 06/10/2018 à 12:00
Source: Université de Genève (UNIGE)
Des chercheurs de l'UNIGE ont observé que les éléphants régulent leur chaleur corporelle grâce à leur peau qui se craquèle en de profondes crevasses, absorbant un maximum d'eau.


Éléphants dans la région d'Arusha, Tanzanie. © Michel Milinkovitch

La peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) des éléphants est couverte de millions de minuscules crevasses qui jouent un rôle primordial dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de leur chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) corporelle. En effet, l'éléphant (Les éléphantidés (Elephantidae) forment l'unique famille de mammifères de l'ordre des Proboscidiens. Cette famille comptait de très nombreuses espèces par le passé, dont le mammouth ou le stégodon.) étant dépourvu de glandes sudoripares, il ne peut pas transpirer. Il doit alors s'asperger régulièrement d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et ces crevasses lui permettent d'en absorber beaucoup plus et de la conserver plus longtemps que si sa peau était lisse. En s'évaporant, cette eau permet à l'éléphant de ne pas surchauffer dans son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...) chaud et sec. Des chercheurs de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et...) de Genève (UNIGE) et du SIB Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Suisse de Bioinformatique ont découvert que ces crevasses sont des fractures dans l'épiderme, profondes d'un millimètre. Ils ont alors analysé la structure des couches de la peau de l'éléphant et ont découvert que celle-ci n'est pas lisse comme chez les êtres humains, mais micro-vallonnée. Ce sont les tensions sur ces bosses et creux, provoquées par l'épaississement naturel de la peau avec l'âge, qui provoque le craquage (Le craquage (cracking en anglais) est, en chimie, et plus particulièrement celle du pétrole, l'opération qui consiste à casser une molécule organique complexe en éléments plus petits,...) de l'épiderme. Ces résultats sont à lire dans la revue Nature Communications.

La peau de l'éléphant d'Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la...) est couverte de rides bien visibles. Mais à y regarder d'encore plus près, leur peau est également tapissée d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit...) de millions de minuscules crevasses dont l'aspect visuel présente une ressemblance frappante avec les fissures dans de la boue (En sédimentologie, la boue est un mélange d'eau et de particules sédimentaires fines de limons et d'argiles.) desséchée, dans l'asphalte ( Asphalte : matériau de construction Asphalte : film réalisé par Joe May en 1929 Asphalte : film réalisé par Hervé Bromberger en 1958 Asphalte : film réalisé...) endommagé ou encore, à une plus grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...), dans la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) de la banquise (La banquise est une étendue de mer gelée. Elle se forme durant l'hiver polaire, lorsque la température de l'eau de mer descend en dessous de -1,9°C. Au cœur de l'hiver, l'épaisseur de glace peut atteindre 1,5...). En analysant des échantillons de peau d'éléphants et en observant directement les pachydermes dans une réserve d'Afrique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.), l'équipe de Michel Milinkovitch, professeur au Département de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) et évolution de la Faculté des sciences de l'UNIGE et au SIB, a découvert que ces sillons étaient bien plus que des micro-rides profondes. "Nous avons constaté qu'il s'agissait de véritables fractures des couches cornées de l'épiderme, s'enthousiasme Michel Milinkovitch. Et pourtant, leur épiderme corné est 50 fois plus épais que le nôtre !" Mais comment se forment ces crevasses ?

Une structure semblable aux vallées alpines

En étudiant la couche qui se situe sous les zones de ruptures (Ruptures est le second album de la série de science-fiction Orbital constituée de diptyques, dessiné par Serge Pellé et écrit par Sylvain Runberg, sorti en juin 2007 par les...), les biologistes ont constaté que le derme de l'éléphant ne constitue pas une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) plane (La plane est un outil pour le travail du bois. Elle est composée d'une lame semblable à celle d'un couteau, munie de deux poignées, à chaque extrémité de la...) comme chez les humains, mais forme une structure semblable aux vallées alpines, faites de pics de minuscules montagnes, nommées papilles, et de vallées creuses. "Nos analyses d'échantillons de peau d'éléphants montrent que les crevasses suivent le dessin formé par les micro-vallées qui entourent ces micro-montagnes."

Comme les crevasses sont absentes chez le nouveau-né (Un nouveau-né est un enfant à partir de sa première heure de vie et jusqu'à 28 jours. De 28 jours à 2 ans, c'est un nourrisson.), dont la peau est encore souple, les chercheurs ont pensé qu'elles se formaient à cause de l'extrême sécheresse de la peau des pachydermes qui se rétrécirait avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) avant de craquer, comme dans la boue séchée. Antonio Martin, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) dans le laboratoire de Michel Milinkovitch, a alors construit un modèle informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec...) pour tester cette hypothèse. Les chercheurs se sont aperçus que le modèle générait des crevasses qui traversaient également des papilles, cas de figure qui n'existe pas chez l'éléphant. Ils ont alors utilisé le même modèle mathématique (Un modèle mathématique est une traduction de la réalité pour pouvoir lui appliquer les outils, les techniques et les théories mathématiques, puis généralement, en...) pour tester une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...) hypothèse: la peau craque-t-elle suite à son épaississement spectaculaire sur une surface micro-vallonnée ? Les résultats de ces analyses ont indiqué que l'épaississement de la peau provoque effectivement de fortes tensions entre les papilles, aboutissant à un pliage de l'épiderme qui craque exclusivement dans les vallées.

Une climatisation naturelle

Toutefois, ces fractures profondes sont absentes chez l'éléphant d'Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre...) bien que sa peau soit également micro-vallonnée. L'explication se trouve dans la fonction de ces crevasses profondes. "La peau de l'éléphant d'Afrique peut stocker 5 à 10 fois plus d'eau qu'une peau lisse. L'eau s'infiltre puis est stockée dans ces crevasses et s'évapore lentement, permettant à l'animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un être vivant hétérotrophe, c’est-à-dire qu’il se nourrit de...) de se refroidir pendant une longue période", explique Michel Milinkovitch. En outre, ces crevasses permettent à la boue de rester accrochée à la peau, constituant une couche protectrice contre le soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et...) et les attaques incessantes des insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur...). "Si l'éléphant d'Asie n'a pas de crevasse (Une crevasse est une ouverture naturelle dans un glacier. Les crevasses sont dues aux mouvements des glaciers qui se cassent en s'adaptant à la pente, lorsque cette dernière devient importante. On les trouve généralement perpendiculaires...), c'est probablement parce qu'il vit dans un climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps...) moins chaud et plus humide, où le refroidissement par évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente de l'ébullition qui est une transition rapide. C'est un changement d'état appelé vaporisation.) est beaucoup moins efficace", poursuit le biologiste (Sur les autres projets Wikimédia :). Il n'a donc pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les...) d'une peau craquelée.

Une pathologie cutanée humaine 'éléphantesque'?

La peau de l'éléphant d'Afrique présente de fortes similitudes morphologiques avec celle des personnes atteintes d'ichtyose vulgaire, un trouble congénital cutané fréquent, touchant environ une personne sur 250, connu pour provoquer le dessèchement et le craquage de la peau suite à un épaississement de la couche cornée de l'épiderme. Si des comparaisons détaillées en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences...) moléculaire validaient ces similarités, cela démontrerait que des mutations génétiques similaires, apparues indépendamment chez l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction,...) et l'éléphant d'Afrique, se seraient révélées défavorable chez l'un et hautement utile chez l'autre.


Contact chercheur:
- Michel Milinkovitch, professeur ordinaire au Département de génétique et évolution, faculté des sciences

Référence publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) est publiée dans Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-018-06257-3
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