A bien y regarder, un oeuf n’a rien à envier à une boîte crânienne. Dans les deux cas, l’enveloppe extérieure est suffisamment dure pour encaisser de légers chocs et la partie la plus importante (le jaune d’oeuf ou le cerveau) est protégée par un liquide qui absorbe les chocs. En partant de ce constat, des chercheurs de l’université de Pennsylvanie (Etats-Unis) ont étudié les réactions d’un oeuf soumis à des chocs afin de mieux comprendre les traumatismes crâniens qui pouvaient arriver au cerveau. Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue Physics of Fluids le 19 janvier 2021.
Secouer le jaune à l’intérieur de la coquille
A l’intérieur du crâne, le cerveau baigne dans le liquide céphalo-rachidien, qui sert à amortir les chocs. Lors du traumatisme crânien le plus courant, la commotion cérébrale, le cerveau est secoué violemment et les dommages sont absorber le liquide céphalo-rachidien. Néanmoins, le cerveau ne sort pas indemne de cette collision, qui peut entrainer des lésions cérébrales. C’est pour mesurer les mécanismes de l’impact sur le cerveau que les chercheurs ont décidé d’utiliser des oeufs. Avec cette technique, ils pensent être en mesure de prédire les lésions cérébrales dans ce type de choc.
“La pensée critique, associée à de simples expériences dans la cuisine, a conduit à une série d'études systématiques pour examiner les mécanismes qui provoquent la déformation du jaune d’œuf”, déclare Qianhong Wu, ingénieur biomédical à l'université Villanova en Pennsylvanie. Bien que l’approche utilisée soit inhabituelle, les chercheurs assurent que les résultats de cette étude permettent de mieux comprendre comment les matières molles, telles que le tissu cérébral, se déplace et se déforme lorsqu’elles sont exposées à des forces extérieures.
Dans cette étude, les chercheurs ont commencé par mesurer les caractéristiques matérielles d'un jaune d'œuf et de sa membrane externe, afin de pouvoir ensuite quantifier le stress subi par les œufs lors des expériences en laboratoire, qui comportaient deux configurations. “Pour endommager ou déformer un jaune d'œuf, on essayait de secouer et de faire tourner l'œuf le plus vite possible”, indique Qianhong Wu. Les oeufs ont été soumis à trois types d’impacts qui montraient comment es jaunes se comprimaient et s'étiraient dans différentes directions.
Des dommages plus violents lors des rotations
Pour leur première tentative, les chercheurs ont testé un impact linéaire, où le cerveau est heurté dans une direction et rebondit sur le crâne. Dans un second temps, l'accent a été mis sur les forces de rotation qui font tourner le cerveau dans le crâne. Enfin, dans le dernier, les oeufs en rotation ont été brusquement arrêtés, ce qui déformait le jaune lors de la décélération. “Nous pensons que l'impact de rotation, en particulier la rotation en décélération, est plus nocif pour la matière cérébrale”, souligne Qianhong Wu.
D’après les conclusions de l’étude, les impacts de tête en rotation sont un meilleur indicateur du risque de traumatisme cérébral que l'accélération linéaire. Ces résultats font écho au consensus général selon lequel le cerveau est plus sensible aux mouvements de rotation qu'aux mouvements linéaires. Pour autant, cela ne veut pas dire qu’il faut sous-estimer les impacts linéaires, qui sont également des vecteurs de commotions cérébrales.