pourquoi les autruches courent si vite ?

 

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Traduit par Chloé Cormier

L’évolution a relevé le défi de se mouvoir sur deux pattes de deux manières distinctes : les humains sont des plantigrades (nous posons tout notre pied au sol quand nous marchons ou courons), tandis que les oiseaux sont des digitigrades (ils se déplacent sur leurs orteils ou « doigts »)

Certaines espèces aviaires peuvent (non seulement) courir plus vite que les humains (mais sont également plus rapides que leurs congénères en vol). L’espèce qui court (le plus vite sur les longues distances) est l’autruche africaine (Struthio camelus). Avec un 60 km/heure régulier et une vitesse de pointe de 70 km/heure, cet oiseau peut courir un marathon olympique en 40 minutes alors qu’il faut 2 heures à un humain pour parcourir cette même distance. Cette combinaison étonnante de vitesse et d’endurance permet à l’autruche de couvrir de grandes distances dans le but de trouver des pâturages ou de distancer les hyènes affamées.

Les scientifiques ont longtemps exploré les défis de la locomotion terrestre, plus particulièrement les capacités de course chez les canidés et les équidés. Toutefois, les études menées sur les modes de locomotion des espèces aviaires ont surtout exploré les dynamiques de vol tout en se concentrant moins sur les espèces coureuses.

Des pattes longues et légères pour maximiser la vitesse

Chez un animal coureur, les vitesses les plus élevées sont possibles sont atteintes en augmentant à la fois la longueur et la fréquence des pas. Des pattes plus longues permettent une plus longue étendue des bonds, et si la masse musculaire de la patte est localisée de façon proximale (proche du corps), la patte peut rebondir plus vite, tel un métronome dont on ajuste le poids en le rapprochant du pivot dans le but d’accélérer le tempo.

Toute une série de mouvements d’articulation permet aux humains de grimper aux arbres ou de pratiquer la danse classique. Toutefois, cette souplesse a un prix. Quand nous courons, la puissance musculaire est employée pour la propulsion mais également pour éviter le mouvement latéral des articulations, ce qui augmente nos besoins en énergie sur une distance donnée. Je pensais que les autruches avaient une approche plus efficace.

Contrairement aux muscles gourmands en énergie et leurs tendons, les ligaments peuvent agir comme un “corset” sur l’articulation, réduisant le mouvement latéral sans dépenser d’énergie. Pour démontrer l’existence de ce mécanisme, j’ai filmé mes autruches en pleine course sous divers angles afin d’enregistrer tous les mouvements dont sont capables les autruches. J’ai refait des mesures sur un cadavre d’autruche intact, puis sur un cadavre disséqué dont les muscles et les tendons avaient été enlevés : il ne restait que le squelette et les ligaments des articulations. L’étendue des mouvements des autruches, que ce soit sur une autruche morte ou une autruche vivante, était quasiment identique. À l’inverse, chez l’humain on ne constate pas le même phénomène, encore plus au niveau de l’articulation de la hanche, stabilisée par l’action du muscle. Les mesures que j’ai effectuées ont montré que les ligaments sont les éléments principaux qui guident le pas de l’autruche, permettant de consacrer toute la puissance musculaire à la propulsion.

Lors de la manipulation des pattes disséquées d’autruche, j’ai fait une nouvelle découverte plus approfondie. Au moment où j’ai essayé d’effectuer une flexion sur l’articulation de la cheville, j’ai rencontré une certaine résistance, phénomène étonnant sur un membre mort et dépourvu de muscles. Lorsque j’ai retiré l’articulation, elle revenait brusquement en position étendue, suggérant ainsi l’idée que les ligaments tenaient la jambe étendue de manière passive. Pour mettre à l’épreuve cette théorie, j’ai exercé une pression exercé une pression sur le dessus de la patte disséquée en position debout, jusqu’à ce que l’articulation de la cheville se retrouve en position fléchie. Pour cela il a fallu employer une pression de 14 kg vers le bas, soit un poids de 28 kg qu’une autruche debout sur ses deux pattes n’aurait pas eu besoin de supporter de façon active, en marchant ou en courant.

 article  de Nina Schaller qui a conduit des recherches sur le sujet pendant 10 ans.

paru sur  le site de http://www.scienceinschool.org