La peau de requin
​Les requins existent depuis des millions d'années sur notre terre, bien avant nous, ce qui prouve que certaines de leurs caractéristiques ont été des succès dans l’innovation de la vie et de la sélection naturelle, comme l'hydrodynamisme.
Sa Peau
Tout le monde pense que les surfaces lisses sont plus hydrodynamiques que les surfaces rugueuses mais cela n'est pas forcément vrai. Comme le montre la peau de requin. La peau de requin est formée de denticules ou écailles qui sont extrêmement dures et fixées sur une plaque basale. Les denticules des requins ont une forme de petites pointes dirigées de l'avant vers l'arrière. La forme des denticules du requin varie selon l'espèce et leurs emplacements sur le corps. Les denticules des requins tombent et repoussent comme leurs dents.
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L'écaille (A) prend directement racine dans le derme (4) où se forme la papille (1). Cette papille est à la base de la création de la plaque basale (2) et de l'épine (3) qui va creuser peu à peu l'épiderme (5). L'épine (B et C) quant-a-elle, est encadrée par la couche inférieure de l'épiderme (7) permettant ainsi à l'écaille d'acquérir une protection : l'émail (6). Au cours du temps, la papille va évoluer et constituer la structure interne de l'épine, riche en vaisseaux sanguins (8).
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La traînée
La texture rude des requins n'augmente pas la traînée et donc ne ralentit pas l'animal. Mais qu'est ce qu'est la traînée ?
Un objet plongé dans un courant de fluide produit des phénomènes de frottements et de turbulences. Dans l'air, l'étude de ces phénomènes est l'aérodynamique et dans les liquides, c'est l'hydrodynamique (cliquez).
Le requin vivant dans un milieu aquatique, nous permet donc d'étudier l'hydrodynamisme. Cette étude est décomposée en plusieurs phénomènes, cependant nous n'allons nous intéresser qu'à la trainée. Il s'agit de la force de résistance qu'exerce un fluide sur un objet en mouvement l'un par rapport à l'autre. Cette résistance est parallèle à la trajectoire et a la même direction que le fluide. Lorsque l'objet est en mouvement dans le fluide, elle s'oppose à celui-ci.
La force de traînée peut être calculée à partir de:
-un coefficient de traînée appelé Cx
-de V la vitesse relative (que ce soit le fluide, l'objet ou les deux qui se déplacent, il faut prendre en compte la vitesse de l'un par rapport à l'autre.) du fluide m/s
-de p est la masse volumique du fluide KG/m3
-et de S la surface de référence en m² qui peut être différente suivant l'objet étudié:
*La surface frontale si l'objet est non profilé.
*La surface alaire si l'objet est profilé, ici le requin
Les coefficients de traînées ont été mesurés expérimentalement et sont désormais dans des bases de données.
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Le force de traînée est exprimé en Newtons, c'est celle qui s'oppose au déplacement.Lorsque la traînée est étudiée dans l'eau, on parle de résistance visqueuse Rv et la formule de calcul du coefficient de traînée est liée au nombre de Reynolds Re, prend le nom de coefficient de résistance visqueuse Cv et inclus la rugosité
Rv= Cv . (Re . K/L)
L'effet Riblet
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L'alignement des denticules chez le requin est parfaitement conçu pour l'écoulement de l'eau. Il existe plusieurs écoulement dont l'écoulement turbulent qui est un écoulement dominé par des remous ayant aspect aléatoire. Lorsqu'il n'y a pas de turbulences,on dit que l'écoulement est laminaire, c'est donc le cas du requin.
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Les micro-rainures de la peau de requin permettent d'optimiser l'hydrodynamisme: c'est l'effet Riblet. Ces rainures créent des turbulences attirant l'eau dans les creux: l'écoulement va donc être très rapide, ce qui réduit considérablement les frottements. De plus, cela permet au requin de chasser, car la progression est silencieuse, ce qui lui est indispensable. Cependant le fonctionnement des surfaces rainurées ne sont toujours pas compris.
Denticules et rainures du requin
Sa forme
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La peau du requin permet d'optimiser l'hydrodynamisme de celui-ci cependant d'autres paramètres sont indispensables pour faciliter son déplacement, tel que leur silhouette fuselée ( qui a les extrémités pointues ) et hydrodynamique. Les surface "micro-rainurées" produisent un effet encore inconnu permettant de réduire fortement les forces de frottements et de trainée. Ces écoulements "hydrodynamiques" causés par le revêtement de la peau du requin, permettent de créer une très fine couche d'eau autour de lui. Cette pellicule d'eau reste au plus proche du corps de l'animal permettant, lors d'un déplacement, aux requins "de glisser" très facilement dans l'eau. La disposition de ces denticules et l'absence de résistance, permettent donc aux requins de devenir " hydrodynamiquement silencieux" ce qui lui permet d'atteindre des vitesses de pointe élevées ( jusqu'à 50km/h pour certaines espèces ). Les ondulations de la tête et du corps du requin chassent l'eau sur les flancs, elles s'écoulent ensuite vers la queue provoquant par réaction la propulsion de l'animal vers l'avant. La propulsion du requin se fait essentiellement grâce à la queue et à la nageoire caudale aplatie dans le plan vertical. Celle-ci est formée de 2 lobes très différents. Le supérieur est le plus développé et responsable de la nage lente avec ses battements latéraux. Les contractions alternatives de puissants muscles longitudinaux situés de part et d'autre de la colonne vertébrale sont à l'origine de la nage rapide.
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Le requin à plusieurs atouts dans le domaine de la santé
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-La peau utilisée comme répulsif bactérien :
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La forme et l'agencement de ces denticules créent une surface instable empêchant les bactéries et tous autres parasites de s'y fixer. C'est en quelque sorte un répulsif (cliquez) bactérien naturel. En étudiant cette peau au microscope, les chercheurs ont eu l'idée de s'inspirer de cette innovation dans le domaine médical. Ils ont imaginé des murs d’hôpitaux enduits d’un revêtement ayant la même surface que la peau de requin qui aurait pour objectif réduire de 94 % la prolifération des bactéries. Depuis 2007, l'entreprise américaine Sharklet s’est donc inspirée de cette spécificité pour fabriquer un revêtement antibactérien destiné à être utilisé dans des lieux qui doivent être stérile. Cette technologie permet de diminuer fortement voir d’arrêter totalement l’usage de produits antibactériens. Ceci diminuerait aussi grandement les risques de contracter des maladies lors de séjours hospitaliers ou lors d'interventions chirurgicales.
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-Un médicament à base de cartilage de requin :
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Le cartilage de requin, étant un tissu catilagineaux, n'est pas irrigué par le sang. En effet, il contient des substances qui empêchent la formation de vaisseaux sanguin appelée l'angiogénèse. L'angiogénèse, en présence d'une tumeur cancéreuse, devient donc problématique puisque qu'elle permet à celle-ci de croître. Des chercheurs ont remarqué que le cartilage du requin possède plusieurs substances antiangiogéniques. Ces dernières empêchant le développement de nouveaux vaisseaux sanguins, elles pourraient ainsi limiter la croissance des tumeurs cancéreuses et l'apparition de métastases. Le cartilage de requin est principalement composé de protéines (40%) dont la squalamine et renferme également du calcium. Il possède aussi des glycosaminoglycanes (cliquez) dont la chondroïtine présent dans le tissu conjonctif. Le sulfate de chondroïtine est un composant du cartilage. Il permet de maintenir la pression osmotique en absorbant l'eau et d'aider à hydrater le cartilage, qui contribue ainsi à la flexibilité et l'élasticité de l'os. Cependant seules certaines espèces de requin permettent la fabrication du médicament tel que l'aiguillat ou "chien de mer" et le requin marteau halicorne. Malgré es atouts, cela favorise la menace d'extinction de ces espèces.
Requin à pointe noire vu de profil
Matériau inventé à partir de la peau du requin