Santé

Le mécanisme de formation des vasculatures et des canaux d'érosion

Dossier - Formation des artères et des veines
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L'étude de la morphogenèse est une branche de la physique, comme de la biologie, qui cherche à comprendre par quels mécanismes une forme apparaît et se développe. Il existe bien entendu un nombre illimité de formes possibles, et toutes ne sont pas des objets d'étude pour physiciens.

  
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Le mécanisme par lequel les canaux de cette plage prennent la forme qu'on leur voit est le suivant. L'arborescence de canaux s'accroît dans les directions où arrive le plus d'eau. L'eau, du côté lisse et plat de la plage est uniformément répartie, c'est un film liquide recouvrant du sable.

Au niveau des petits canaux, l'eau n'arrive pas uniformément, il y a plus ou moins d'eau à chaque extrémité, et les canaux qui reçoivent le plus d'eau seront les premiers à s'agrandir. Mais comment savoir quels canaux reçoivent le plus d'eau ? Ah, c'est difficile, il faut résoudre complètement la carte des courants autour de tous les filets d'eau de l'arborescence, à chaque instant, pour savoir où exactement circule quelle quantité d'eau.

C'est un problème de plomberie des plus difficiles. Mais on comprend au moins grossièrement pourquoi cet écoulement tend à favoriser l'émergence de petits canaux, et de plus en plus : si un petit canal s'avance un peu dans la plage, il capte davantage d'eau que les canaux restés en arrière. Comme il capte davantage d'eau, l'écoulement y devient plus intense, et il a encore plus de raison d'avancer, ainsi, peu à peu, les canaux vont chercher l'eau plus loin vers l'avant, sur la plage, et c'est pour cette même raison que les veines et artères drainent des régions éloignées du corps, comme les extrémités des doigts.

L'effet de progression vers l'avant est un effet "boule de neige", sauf que cet effet peut se produire en principe partout, en même temps; seule la connaissance exacte de toute la carte d'écoulement permet de dire où la "boule de neige" (le vaisseau qui grandit) va effectivement rouler, et où pas. Ce mécanisme est très répandu. Dans le cas des cristallisations de silicium, ce sont les atomes de silicium qui "ruissellent". Dans le cas d'une dendrite de cuivre, c'est le courant électrique qui s'auto-organise pour produire ces espèces de fougères métalliques.