5 siècles plus tard, des scientifiques résolvent le mystère du cœur humain étudié par Léonard de Vinci

L’intuition d’un inventeur confirmée après 500 ans

Ce récit est le fruit d’une collaboration avec Biography.com. Il y a un demi-millénaire, un inventeur esquissait des structures musculaires intriquées. Les scientifiques se sont rendu compte qu’il était sur une piste sérieuse.

Après 500 ans d’interrogations, les chercheurs comprennent enfin la fonction anatomique d’une caractéristique du cœur décrite en premier lieu par Léonard de Vinci. Pour trouver la réponse, l’équipe scientifique a eu recours à la théorie fractale, aux imageries par résonance magnétique (IRM) et à une grande quantité de travail informatique acharné afin de faire la lumière sur des structures appelées trabécules.

Leurs travaux révèlent que cette couche musculaire ramifiée, dont l’apparence rappelle celle d’un flocon de neige, joue un rôle dans le risque de développer une maladie cardiaque.

Une observation anatomique pionnière

Historiquement, Léonard a dessiné des images de ces trabécules fines, comparables à de la dentelle ou à des flocons de neige, après avoir examiné un cœur de très près et l’avoir disséqué. L’artiste avait probablement remarqué cette structure de ramification semblable aux racines d’un arbre.

À partir de cette observation, il a formulé une théorie. Il a théorisé que les trabécules fonctionnaient comme les systèmes que nous utilisons maintenant pour empêcher les trottoirs et les routes de geler. Dans ce cas précis, il s’agissait d’un réseau destiné au sang, qui était maintenu au chaud en circulant dans de petits vaisseaux autour du cœur chaud et vibrant.

Aujourd’hui, en étudiant les trabécules, les scientifiques ont été en mesure d’identifier des caractéristiques communes à travers différentes imageries de patients et de commencer à tirer des conclusions sur ce que font les trabécules structurelles.

L’analyse fractale au service de la médecine

La compréhension de ces tissus s’appuie sur des mathématiques poussées. L’analyse fractale colore tout, de la cartographie à la botanique en passant par les télécommunications : chaque fois qu’un « tronc » principal se ramifie en zones de plus en plus petites jusqu’à ce qu’il ait photographié le pays entier, comme Google Maps, ou couvert l’intégralité de la masse terrestre avec l’internet à haut débit.

Dans ce cas, les trabécules se ramifient en fils de plus en plus petits, et la nature du réseau fractal est l’endroit où se trouvent de nombreux indices. Dans un article publié en 2020 dans la revue Nature, les chercheurs expliquent : « Les surfaces internes du cœur humain sont couvertes par un réseau complexe de cordons musculaires que l’on pense être un vestige du développement embryonnaire ».

Le rapport détaille la démarche scientifique employée : « La fonction de ces trabécules chez les adultes et leur architecture génétique sont inconnues. Ici, nous étudions les trabécules en utilisant l’analyse fractale chez 18 096 participants de la UK Biobank. »

Le lien génétique avec les maladies cardiovasculaires

La modélisation informatique a permis de franchir une étape cruciale pour relier ces filaments aux pathologies. « En utilisant des simulations biomécaniques et des données d’observation provenant de participants humains, nous démontrons que la morphologie trabéculaire est un déterminant important de la performance cardiaque, » affirment les experts.

Concrètement, cette performance détermine la santé du patient, ce qui signifie que certaines structures trabéculaires signifiaient un risque accru de maladie cardiovasculaire.

Les auteurs de l’étude apportent des précisions génétiques. « Nous avons identifié 16 locus significatifs qui contiennent des gènes associés à des phénotypes hémodynamiques et à la régulation de l’arborisation cytosquelettique, » expliquent les chercheurs. L’arborisation est exactement ce que cela semble être : le terme technique pour la ramification, comme un arbre.

Une première étape vers une compréhension complexe

En étudiant le génome ainsi que les trabécules de leurs dizaines de milliers de sujets, les équipes médicales ont commencé à identifier avec précision les endroits du génome qui parlaient de la façon dont les trabécules sont capables de se former et de fonctionner. Ces données ont des implications sur la manière dont d’autres cellules du corps se forment et se comportent également.

L’approche pluridisciplinaire a été la clé de cette découverte. « Seule la combinaison de la génétique, de la recherche clinique et de la bioingénierie nous a conduits à découvrir le rôle inattendu des trabécules myocardiques dans la fonction du cœur adulte, » a déclaré la chercheuse Hannah Meyer dans un communiqué.

Malgré cette avancée qui valide les observations centenaires du célèbre inventeur, le travail des équipes médicales se poursuit. Les chercheurs disent que ceci n’est aussi qu’une première étape vers une compréhension plus complexe des trabécules.

Selon la source : popularmechanics.com