C’est à croire que David Hu, professeur de génie mécanique et de biologie à l’Institut de technologie de Géorgie, est passionné par tous les liquides qu’évacuent hors de leur corps les animaux. En 2012, il présentait les conclusions de son étude sur les capacités d’ébrouement des animaux, avec une délicieuse vidéo, qui permettra aux générations futures de profiter de machine à laver plus performante… Et aujourd’hui il s’attaque à l’évacuation de l’urine chez les mammifères.

En fait, les recherches du Dr David Hu se concentrent sur les problèmes fondamentaux d’hydrodynamique et d’élasticité qui ont une incidence sur la biologie.

Inspiré par la consommation de couche de ses deux enfants en bas âge, Mr Hu a voulu savoir combien de temps il fallait à l’éléphant pour vider sa vessie, en fonction des dimensions de celle-ci et de l’urètre de l’animal. Il en a fait une question pour sa classe de mécanique des fluides. Deux de ses plus enthousiastes étudiants de premier cycle ont saisi une caméra à haute vitesse et se sont rendus au zoo le plus proche pour mesurer le processus d’évacuation dans la vie réelle.

Un éléphant peut uriner 160 litres environ, en une seule fois. C’est un peu plus qu’un jet, cela pourrait davantage ressembler à un conduit cassé d’eaux usées : près de 1,5 litre de liquide se déversent à partir de l’urètre à chaque seconde.

Par la suite, Hu et son équipe ont commencé à chercher d’autres animaux et ils ont remarqué quelque chose de fascinant : ils semblent tous prendre à peu près la même quantité de temps pour vider leurs vessies. Un éléphant, qui a une vessie qui est à près de 2 mètres de haut et qui contient l’équivalent de trois grands sacs poubelles de pipi, se soulage en prenant à peu près autant de temps qu’un petit chien de 9 kg avec une vessie qui ne contient qu’une demi-tasse de liquide (ou comme dans l’exemple ci-dessous 1,4l pour un chien de 70 kg), soit environ 20 secondes.

C’est ce que Hu appelle la “loi de la miction" qui stipule que presque tous les mammifères vident leurs vessies sur le même laps de temps. Il faut 20 à 40 secondes pour vider une vessie, que l’animal puisse contenir 1 litre de liquide dans son corps ou 100 et tout cela a à voir avec la conception de la lanterne. Plus précisément, tout est dans l’urètre, le tube corporelle qui déplace l’urine de la vessie hors du corps.

Parce que les grands animaux semblent utiliser la gravité, plutôt que les muscles de la vessie, pour assurer la continuité de leur leur écoulement, plus le tube est long, plus rapidement une seule molécule se déplacera à travers. Le diamètre de l’urètre compte aussi, en augmentant le volume de liquide qui sort chaque seconde et qui est de 5,5 litres chez l’éléphant.

Le rapport entre la longueur et le diamètre de l’urètre est pratiquement restée constant pour les animaux que Hu et son équipe ont étudié : 20 fois plus long que large. Le tuyau de drainage de l’éléphant (1 mètre de long, 10 centimètres de diamètre) a exactement le même ratio d’aspect que celui de la souris, qui est de la taille d’une grosse agrafe (1 cm de long, 1 mm de diamètre). Toutefois, pour des animaux aussi petits que les souris, la physique de la miction est totalement différente. Parce que leurs vessies est si minuscules, la force gravitationnelle n’a pas la même emprise sur ces petits animaux. Selon Hu : “C’est comme avoir de l’eau coincée dans un petit dé à coudre”. Ainsi, la théorie ne semble s’appliquer qu’aux mammifères qui pèsent plus d’un kilogramme.

Hu n’a pas mis l’humain à l’épreuve, mais nous sommes aussi dans la moyenne des mammifères de plus de 1 kg, en prenant 20 à 40 secondes pour nous soulager.

Cette loi de la miction est basée sur des enregistrements vidéo d’un éléphant, d’une vache, de chèvres et de rats, de plus de 30 vidéos supplémentaires de la miction d’animaux à partir de YouTube et des débits déjà recensés dans la littérature scientifique.

Vidéo tirée de l’étude (lien plus bas) :

La collecte de données comportait certains défis, comme celui de l’éléphant à qui l’on ne peut imposer d’uriner sur commande. Il décide de ce qu’il veut faire, mais, heureusement, ils aiment avoir leurs cages propres, de sorte que les chercheurs ont pu tout d’abord recueillir des données le matin, lorsque les animaux sont sortis faire leur promenade. Ensuite, les soigneurs savent qu’en leur faisant pratiquer une routine d’exercices physique particuliers, comme de monter et descendre d’un tabouret, induit l’envie d’uriner chez les pachydermes. Les vaches aussi peuvent être caressées dans une zone particulière (le journal évoque la vulve) pour inciter la miction et apparemment, selon Hu, elles y ont pris du plaisir…

Aussi amusant que la capture du pipi d’éléphant puisse t’être et au-delà de l’autorisation de publication de cette étude (peer-reviewed), il n’y pas un grand un avenir pour cette recherche sur la miction des mammifères. L’équipe de Hu est en pourparlers avec des urologues et des vétérinaires sur la possibilité d’utiliser ces débits pour identifier les problèmes de prostate chez les mâles plus âgés. Cela rappelle d’ailleurs au Guru l’étude sur la courbure du jet d’urine de l’homme pour détecter les problèmes de prostate.

L’étude publiée sur ArXiv : Law of Urination: all mammals empty their bladders over the same duration.