Questions to the experts
Biologie animale sauf l'homme
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.
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).
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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 :
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:
Estimez combien il vous reste de respirations à faire compte tenu de votre âge et de votre espérance de vie.