Diane Kelly : Ce que nous ne savions pas sur l'anatomie du pénis

Nous n'en avons pas fini avec l'anatomie. Nous en savons énormément sur la génomique, la protéomique et la biologie cellulaire, mais comme l'expose clairement Diane Kelly à TEDMED, nous sommes encore à une étape élémentaire de notre apprentissage du corps humain. En voici un bon exemple : Comment fonctionne l'érection chez les mammifères?

Quand je vais à des soirées,

en général il ne faut pas longtemps

aux gens pour découvrir

que je suis une scientifique et que j'étudie le sexe.

Et puis on me pose des questions.

Et ces questions sont souvent formulées d'une façon très particulière.

Elles commencent par :

"Un ami m'a dit,"

et elles se terminent par :

"Est-ce vrai?"

Et la plupart du temps

je suis ravie de dire que je peux y répondre.

Mais des fois je dois dire :

"Je suis vraiment désolée

mais je ne sais pas

parce que je suis pas ce genre de médecin."

C'est-à-dire, je ne suis pas clinicien,

je suis spécialiste en biologie comparative et j'étudie l'anatomie.

Et mon travail consiste à observer différentes espèces d'animaux

et à comprendre commentleurs tissus et leurs organes fonctionnent

quand tout va bien,

plutôt que d'essayer de comprendre

comment réparer les choses quand elles vont mal,

comme beaucoup d'entre vous.

Et ce que je fais, c'est que je cherche à identifier des similitudes et des différences

dans les solutions que l'évolution leur a apporté

pour résoudre des problèmes biologiques fondamentaux.

Aujourd'hui, je suis ici pour affirmer

que ceci n'est pas du tout

une activité ésotérique isolée

comme on en entreprend dans nos universités,

mais qu'une vaste étude

à travers les espèces, les types de tissus et les systèmes d'organes

peut apporter des connaissances nouvelles

qui ont des implications directes pour la santé de l'être humain.

Et c'est le cas de mon dernier projet

sur les différences liées au sexe dans le cerveau,

ainsi que de mon travail plus avancé

sur l'anatomie et le fonctionnement du pénis.

Maintenant vous savez pourquoi on me trouve amusante à ces soirées.

(Rires)

Aujourd'hui je vais vous donner un exemple

tiré de mon étude sur le pénis

pour vous montrer comment des connaissances

puisées dans des études d'un seul système d'organe

en ont fourni d'autres sur un autre système très différent.

Je suis sure que tout le monde ici le sait déjà,

il m'a fallu expliquer ça à mon enfant de neuf ans, la semaine dernière,

les pénis sont des structures qui transfèrent le sperme

d'un individu à un autre.

Et la diapositive derrière moi

ne répond que très superficiellement

à leur fréquence chez les animaux.

Il existe une quantité considérable de variations anatomiques.

On peut trouver des tubes musculaires, des pattes ou des nageoires modifiées,

ainsi que le cylindre charnu et gonflable des mammifères

que nous connaissons tous,

ou du moins la moitié d'entre nous.

(Rires)

Je pense que nous voyons cette formidable variation

parce que c'est une solution vraiment efficace

à un problème biologique de base,

qui consiste à faire en sorte que le sperme

rencontre des ovules pour former des zygotes.

Pourtant, le pénis n'est pas indispensable à la fécondation interne,

mais quand cette fécondation évolue,

le pénis fait souvent de même.

La question qu'on me pose le plus souvent quand je me mets à parler de ça est :

"Comment en êtes-vous venue à vous intéresser à ce sujet ?"

La réponse est : les squelettes.

Il est difficile d'imaginer que les squelettes et les pénis

aient beaucoup à voir les uns avec les autres.

Et c'est dû au fait que nous avons tendance à penser que les squelettes

sont des systèmes de levier rigides

qui produisent de la vitesse ou de la puissance.

Mes premières incursions dans la recherche biologique

en étudiant la paléontologie des dinosaures en premier cycle,

étaient carrément dans ce domaine.

Mais quand j'ai fait des études supérieures en biomécanique,

je voulais vraiment trouver un projet de thèse

qui élargirait nos connaissances du fonctionnement des squelettes.

J'ai essayé un tas de trucs différents,

dont beaucoup n'ont rien donné.

Et puis un jour, je me suis mis à réfléchir

au pénis des mammifères.

C'est vraiment une drôle de structure.

Avant de pouvoir servir à la fécondation interne,

son comportement mécanique doit changer

de façon vraiment radicale.

La plupart du temps, c'est un organe flexible.

Il plie facilement.

Mais avant d'entrer en activité

pendant l'accouplement,

le pénis doit se raidir

et devenir difficile à plier.

De plus, ça doit marcher.

Un système de production qui ne parvient pas à fonctionner

produit un individu sans progéniture,

et cet individu est alors chassé du pool génique.

J'ai donc pensé : " Voici un problème

qui réclame un système squelettique,

pas un système comme celui-ci,

mais comme celui-là,

car, fonctionnellement,

un squelette est tout système

qui soutient des tissus et transmet des forces.

Et je savais déjà que des animaux comme ce ver de terre,

la plupart des animaux en fait,

ne soutenaient pas leurs tissus

en les enveloppant autour des os.

Au lieu de ça, ils ressemblent plus à des ballons renforcés remplis d'eau.

Ils utilisent un squelette qu'on appelle squelette hydrostatique.

Un squelette hydrostatique

utilise deux éléments.

Le maintien du squelette provient d'une interaction

entre un liquide sous pression

et une paroi tissulaire qui l'entoure

et qui est maintenue sous tension et renforcée par des protéines fibreuses.

Cette interaction est cruciale.

Sans ces deux éléments, il n'y aucun maintien du squelette.

Si on a du liquide

sans paroi pour l'entourer

et qu'on maintient la pression,

on a une flaque.

Et si on n'a que la paroi

sans liquide à l'intérieur pour mettre la paroi sous tension,

on a un petit chiffon humide.

Quand on observe une coupe transversale d'un pénis,

il présente plusieurs des caractéristiques

d'un squelette hydrostatique.

Le pénis a un espace central

fait de tissus érectiles spongieux

qui se remplit de liquide, en l’occurrence de sang,

entouré d'une paroi tissulaire

riche en protéine structurelle rigide appelée collagène.

Mais à l'époque où je me suis lancée dans ce projet,

la meilleure explication que j'ai pu trouver à l'érection du pénis

était que la paroi entourait ces tissus spongieux,

et ces tissus s'imbibaient de sang,

et la pression montait et voilà ! ça entrait en érection.

Et ça m'expliquait l'expansion,

c'était logique : plus de liquide, les tissus se gonflent,

mais ça n'expliquait pas vraiment l'érection.

Parce que cette explication n'impliquait aucun mécanisme

qui ferait du pénis une structure difficile à plier.

Et personne n'avait systématiquement considéré la paroi tissulaire.

Alors j'ai pensé, la paroi tissulaire est importante pour les squelettes.

Ça doit faire partie de l'explication.

Et c'est là que

mon conseiller d'études m'a dit :

"Oh là ! Attendez. Pas si vite."

Je crois qu'après avoir parlé de ça pendant six mois,

il a enfin compris

que je prenais ce projet sur le pénis au sérieux.

(Rires)

Il m'a fait asseoir et m'a mise en garde.

Il a dit : " Allez-y prudemment.

Je ne suis pas sûr que ce projet aboutisse."

Car il avait peur que je tombe dans un piège.

Je m'attaquais à un problème socialement gênant

dont la réponse, croyait-il,

pouvait ne pas présenter beaucoup d'intérêt.

Et c'était parce que

tous les squelettes hydrostatiques

qu'on avait jusque-là trouvés dans la nature

avaient les mêmes éléments de base.

Ils avaient un liquide central,

la paroi qui l'entoure,

et les fibres de maintien dans cette paroi

étaient disposées en hélices croisées

autour de l'axe longitudinal du squelette.

L'image derrière moi

est celle d'un morceau de tissu

dans l'un de ces squelettes hélicoïdaux

qui a été sectionné pour permettre de voir la surface de la paroi.

La flèche vous montre l'axe longitudinal.

Et vous pouvez voir deux couches de fibres,

une en bleu, l'autre en jaune,

disposées en deux angles, droite et gauche.

Si on ne regardait pas seulement une petite section des fibres,

ces fibres s'enrouleraient en hélices

autour de l'axe longitudinal du squelette,

comme une sorte d'attrape-doigt chinois

où vous mettez les doigts et ils y restent coincés.

Et ces squelettes ont un ensemble particulier de comportements,

que je vais vous montrer dans un film.

C'est un modèle de squelette

que j'ai créé à partir d'un bout de tissu

que j'ai enroulé autour d'un ballon gonflé.

Le tissu est coupé dans le biais.

Donc vous pouvez voir que les fibres s'enroulent en hélices,

et que ces fibres peuvent se réorienter à mesure que le squelette bouge,

ce qui veut dire que le squelette est flexible.

Il s'allonge, raccourcit et se plie très facilement

en réaction à des forces internes ou externes.

Mon conseiller se souciait de savoir

si la paroi tissulaire pénienne

est la même que dans tout autre squelette hydrostatique.

Qu'allez-vous apporter ?

Quelle nouveauté allez-vous apporter

à notre connaissance de la biologie ?

Et j'ai pensé : "Oui, il a raison sur ce point."

Alors j'y ai réfléchi pendant très longtemps.

Mais une chose continuait à me tracasser,

et c'était le fait que, en activité,

les pénis ne s'agitent pas.

(Rires)

Il devait surement se passer quelque chose d'intéressant.

Donc je me suis lancée, j'ai prélevé des tissus de la paroi

les ai préparés pour les mettre en érection,

les ai sectionnés, disposé les coupes sur des lamelles

et les ai observées au microscope,

m'attendant à voir des hélices croisées de collagène d'une variété ou d'une autre.

Par contre, voilà ce que j'ai vu.

Il y a une couche externe et une couche interne.

La flèche vous montre l'axe longitudinal du squelette.

Cela m'a vraiment étonnée.

Tout ceux à qui j'ai montré ça

ont été vraiment surpris.

Pourquoi étaient-ils tous surpris ?

C'est parce que nous savions, en théorie,

qu'il y avait une autre façon

d'agencer des fibres dans un squelette hydrostatique,

et c'était avec les fibres à zéro degré

et 90 degrés de l'axe longitudinal de la structure.

Le fait est que personne n'avait rencontré cela dans la nature auparavant.

Et là, j'en avais un exemple sous les yeux.

Ces fibres orientées de cette façon particulière

confèrent au squelette un comportement très différent.

Je vais vous montrer un modèle

fait d'exactement les mêmes matériaux que le précédent.

Il sera donc fait du même tissu en coton,

du même ballon, et aura la même pression interne.

La seule différence

c'est que les fibres sont agencées différemment.

Et vous verrez que, contrairement au modèle hélicoïdal,

ce modèle résiste à l'extension et à la contraction

de même qu'à la flexion.

Ce que cela nous dit

c'est que les tissus de la paroi font bien plus

que simplement recouvrir les tissus vasculaires.

Ils font partie intégrante du squelette pénien.

Si la paroi autour des tissus érectiles n'existait pas,

si elle n'était pas renforcée de cette façon,

la forme du pénis changerait

et, gonflé, il ne résisterait pas à la flexion,

et l'érection n'aurait simplement pas lieu.

C'est une observation aux applications médicales évidentes

pour les êtres humains aussi,

mais tout aussi pertinente au sens large, je pense,

en ce qui concerne la conception des prothèses, des robots mous,

de n'importe quoi, en somme,

quand les changements de forme et la rigidité sont importants.

Donc pour récapituler :

Il y a 20 ans,

mon conseiller d'études m'a dit,

quand je suis entrée à la fac et que j'ai annoncé :

"Je suis plutôt intéressée par l'anatomie,"

il a répondu : "l'anatomie est une science morte",

il ne pouvait pas avoir plus tort.

Je crois vraiment que nous avons encore beaucoup à apprendre

sur la structure et la fonction normales de notre corps.

Pas seulement sur sa génétique ou sur sa biologie moléculaire,

mais aussi ici, au niveau de la chair.

Notre temps n'est pas infini.

Nous nous focalisons souvent sur une seule maladie

un seul modèle, un seul problème,

mais mon expérience suggère

que nous devrions prendre le temps

d'appliquer les idées à plusieurs systèmes

et voir où ça nous mène.

Après tout, si des idées sur des squelettes invertébérés

peuvent nous renseigner

sur les systèmes reproductifs des mammifères,

il se peut qu'il existe un tas de liens fructueux et inimaginables

qui se cachent et attendent qu'on les découvrent.

Merci.

(Applaudissements)