2.5. Le rôle potentiel de la relativité d'échelle dans la morphogenèse du vivant
195
neustes du Dévonien (-370 Ma.) possèdent des poumons sommaires qui
leur permettent de survivre dans des milieux désertiques aquatiques
temporaires. Il existe en effet chez les Téléostomes une vessie natatoire
gazeuse fonctionnant, soit comme un organe hydrostatique, soit comme
un poumon. Chez les sarcoptérygiens non tétrapodes, notamment les
Dipneustes actuels (Protoperus, Neoceratodus, Lepidosiren), cet organe
fonctionne comme poumon rudimentaire en période d'assèchement,
mais ce sont les branchies qui assurent le maximum de la respiration.
Chez les premiers vertébrés tétrapodes, ce fut l'inverse, les poumons
jouant le rôle essentiel dans l'oxygénation de l'animal, les branchies ne
jouant plus qu'un rôle limité chez les formes larvaires. Chez les amphibiens urodèles ou les lézards, ces poumons sont constitués d'un simple
sac alvéolaire, mais chez les tortues, les crocodiliens et les varans, il y a
apparition d'une structure fractale par compartimentation de la cavité
pulmonaire où chaque compartiment correspond à un sac alvéolaire
(poumon paucicavitaire du caméléon, puis pluricavitaire du caïman).
Chez les formes dérivées, ces poumons augmentent leurs surfaces
d'échange par des bifurcations des éléments structurants et l'on aboutit
chez les mammifères à des poumons trente fois plus développés que
chez les reptiles.
C'est en 1991 que Schlesinger et West ont montré, sur le vivant, l'existence des structures spatiales biologiques fractales comme la structure
bronchique des mammifères. À partir de la trachée qui s'ouvre dans
l'œsophage, les bronches se ramifient dans un même rapport d'échelle
selon 16 dichotomies successives, dans des directions quelconques, en
60000 bronchioles qui aboutissent aux 60000 petites poches, les sacs
alvéolaires (acini) contenant les alvéoles. Pour irriguer ces sacs alvéolaires, les systèmes veineux et artériels des poumons présentent un plus
grand nombre de dichotomies. Ce sont 23 dichotomies successives qui
aboutissent aux 8 millions d'artérioles terminales qui apportent l'oxygène
et aux 8 millions de veinules qui ramènent le gaz carbonique qui sera
expulsé. On distingue dans les voies respiratoires, une partie exclusivement conductrice de 16 bifurcations de bronches et bronchioles et
une partie respiratoire de 7 bifurcations des canaux alvéolaires. On sait
maintenant que le gène Hoxb-5, localisé sur le chromosome 1'7, influence
la morphogenèse des branchements par le biais de la protéine Hoxb-5 1 •
Leur formation fait intervenir des facteurs épidermiques (Epidermal
Growth Factors : EGF) et des facteurs de transformation (Transforming
1. Il intervient aussi dans la structure de l'omoplate et donc dans la position des membres
le long de l'axe antéro-postérieur des vertébrés.
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neustes du Dévonien (-370 Ma.) possèdent des poumons sommaires qui
leur permettent de survivre dans des milieux désertiques aquatiques
temporaires. Il existe en effet chez les Téléostomes une vessie natatoire
gazeuse fonctionnant, soit comme un organe hydrostatique, soit comme
un poumon. Chez les sarcoptérygiens non tétrapodes, notamment les
Dipneustes actuels (Protoperus, Neoceratodus, Lepidosiren), cet organe
fonctionne comme poumon rudimentaire en période d'assèchement,
mais ce sont les branchies qui assurent le maximum de la respiration.
Chez les premiers vertébrés tétrapodes, ce fut l'inverse, les poumons
jouant le rôle essentiel dans l'oxygénation de l'animal, les branchies ne
jouant plus qu'un rôle limité chez les formes larvaires. Chez les amphibiens urodèles ou les lézards, ces poumons sont constitués d'un simple
sac alvéolaire, mais chez les tortues, les crocodiliens et les varans, il y a
apparition d'une structure fractale par compartimentation de la cavité
pulmonaire où chaque compartiment correspond à un sac alvéolaire
(poumon paucicavitaire du caméléon, puis pluricavitaire du caïman).
Chez les formes dérivées, ces poumons augmentent leurs surfaces
d'échange par des bifurcations des éléments structurants et l'on aboutit
chez les mammifères à des poumons trente fois plus développés que
chez les reptiles.
C'est en 1991 que Schlesinger et West ont montré, sur le vivant, l'existence des structures spatiales biologiques fractales comme la structure
bronchique des mammifères. À partir de la trachée qui s'ouvre dans
l'œsophage, les bronches se ramifient dans un même rapport d'échelle
selon 16 dichotomies successives, dans des directions quelconques, en
60000 bronchioles qui aboutissent aux 60000 petites poches, les sacs
alvéolaires (acini) contenant les alvéoles. Pour irriguer ces sacs alvéolaires, les systèmes veineux et artériels des poumons présentent un plus
grand nombre de dichotomies. Ce sont 23 dichotomies successives qui
aboutissent aux 8 millions d'artérioles terminales qui apportent l'oxygène
et aux 8 millions de veinules qui ramènent le gaz carbonique qui sera
expulsé. On distingue dans les voies respiratoires, une partie exclusivement conductrice de 16 bifurcations de bronches et bronchioles et
une partie respiratoire de 7 bifurcations des canaux alvéolaires. On sait
maintenant que le gène Hoxb-5, localisé sur le chromosome 1'7, influence
la morphogenèse des branchements par le biais de la protéine Hoxb-5 1 •
Leur formation fait intervenir des facteurs épidermiques (Epidermal
Growth Factors : EGF) et des facteurs de transformation (Transforming
1. Il intervient aussi dans la structure de l'omoplate et donc dans la position des membres
le long de l'axe antéro-postérieur des vertébrés.