Depuis plus de cent ans, les scientifiques utilisent une théorie pour décrire comment la surface et le volume d'un animal changent en fonction de la taille de son corps. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université James Cook (JCU) et de l'Université du Massachusetts ont confirmé cette théorie chez les requins, en utilisant des techniques avancées de modélisation 3D pour étudier l'un des prédateurs les plus emblématiques de l'océan.

"Nous avons constaté que les requins suivent presque parfaitement ce qu'on appelle la 'loi de l'échelle des deux tiers'", a déclaré Joel Gayford, doctorant à l'Université James Cook et auteur principal de l'étude. "Cette loi aide à expliquer comment les animaux échangent de la chaleur, de l'énergie et de l'oxygène avec leur environnement. Il était donc important de confirmer cela chez des animaux normaux, et pas seulement dans des cellules."

L’équipe a travaillé avec l’infographiste Johnson Martin pour développer une technologie de numérisation 3D haute résolution afin de créer des modèles numériques détaillés de 54 espèces de requins.

Ces analyses fournissent aux chercheurs des mesures précises de la surface et du volume, fournissant ainsi des informations précieuses sur la façon dont la forme du corps affecte la physiologie.

"Ce ratio est crucial", a déclaré le Dr Jody Rumer, professeur de biologie marine à l'Université James Cook et co-auteur de l'étude. "Il est fondamental que les animaux respirent, régulent la température corporelle et traitent les déchets. Aujourd'hui, pour la première fois, nous avons montré que cela fonctionne chez un animal aussi complexe et diversifié que le requin."

Pour tester rigoureusement cette règle, l’équipe a utilisé une analyse de régression phylogénétique – une méthode statistique qui prend en compte les relations évolutives – et a découvert que la surface corporelle du requin est proportionnelle au volume élevé à la puissance 0,64. Ce n’est que 3 % de moins que la prévision théorique de 0,67.

Une technologie de modélisation 3D de pointe a confirmé que les requins suivent presque parfaitement la « loi des deux tiers ». Source de l'image : Université James Cook

"C'est incroyable", a déclaré Rumer. "Cela suggère que les requins ont évolué dans ce rapport, peut-être parce qu'il était trop coûteux de s'en écarter, ou parce qu'ils étaient limités par leur développement précoce."

En fait, l’équipe pense que les contraintes évolutives et développementales pourraient expliquer pourquoi les requins provenant d’habitats et de modes de vie très différents suivent toujours les mêmes règles de mise à l’échelle.

"Changer la façon dont les tissus sont distribués dans le corps peut nécessiter des changements importants au cours du développement embryonnaire précoce - ce qui est coûteux du point de vue énergétique", a déclaré Gayford.

Il est important de noter que ces résultats ont des applications concrètes. "Le rapport surface/volume est un élément clé dans les équations utilisées pour modéliser la façon dont les animaux réagissent au changement climatique, comme la rapidité avec laquelle ils régulent leur température corporelle ou l'efficacité avec laquelle ils utilisent l'oxygène. Nous pouvons désormais appliquer ces équations aux requins et à d'autres grands animaux avec plus de confiance. "

Cette étude met en évidence comment la technologie d’imagerie moderne – et une modélisation numérique très patiente – peut répondre à d’anciennes questions biologiques.

Compilé à partir de / scitechdaily