When I go to parties, it doesn't usually take very long for people to find out that I'm a scientist and I study sex. And then I get asked questions. And the questions usually have a very particular format. They start with the phrase, "A friend told me," and then they end with the phrase, "Is this true?" And most of the time I'm glad to say that I can answer them, but sometimes I have to say, "I'm really sorry, but I don't know because I'm not that kind of a doctor."
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."
That is, I'm not a clinician, I'm a comparative biologist who studies anatomy. And my job is to look at lots of different species of animals and try to figure out how their tissues and organs work when everything's going right, rather than trying to figure out how to fix things when they go wrong, like so many of you. And what I do is I look for similarities and differences in the solutions that they've evolved for fundamental biological problems.
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.
So today I'm here to argue that this is not at all an esoteric Ivory Tower activity that we find at our universities, but that broad study across species, tissue types and organ systems can produce insights that have direct implications for human health. And this is true both of my recent project on sex differences in the brain, and my more mature work on the anatomy and function of penises. And now you know why I'm fun at parties.
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.
(Laughter)
(Rires)
So today I'm going to give you an example drawn from my penis study to show you how knowledge drawn from studies of one organ system provided insights into a very different one. Now I'm sure as everyone in the audience already knows -- I did have to explain it to my nine-year-old late last week -- penises are structures that transfer sperm from one individual to another. And the slide behind me barely scratches the surface of how widespread they are in animals. There's an enormous amount of anatomical variation. You find muscular tubes, modified legs, modified fins, as well as the mammalian fleshy, inflatable cylinder that we're all familiar with -- or at least half of you are.
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.
(Laughter)
(Rires)
And I think we see this tremendous variation because it's a really effective solution to a very basic biological problem, and that is getting sperm in a position to meet up with eggs and form zygotes. Now the penis isn't actually required for internal fertiliztion, but when internal fertilization evolves, penises often follow.
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.
And the question I get when I start talking about this most often is, "What made you interested in this subject?" And the answer is skeletons. You wouldn't think that skeletons and penises have very much to do with one another. And that's because we tend to think of skeletons as stiff lever systems that produce speed or power. And my first forays into biological research, doing dinosaur paleontology as an undergraduate, were really squarely in that realm.
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.
But when I went to graduate school to study biomechanics, I really wanted to find a dissertation project that would expand our knowledge of skeletal function. I tried a bunch of different stuff. A lot of it didn't pan out. But then one day I started thinking about the mammalian penis. And it's really an odd sort of structure. Before it can be used for internal fertilization, its mechanical behavior has to change in a really dramatic fashion. Most of the time it's a flexible organ. It's easy to bend. But before it's brought into use during copulation it has to become rigid, it has to become difficult to bend. And moreover, it has to work. A reproductive system that fails to function produces an individual that has no offspring, and that individual is then kicked out of the gene pool.
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.
And so I thought, "Here's a problem that just cries out for a skeletal system -- not one like this one, but one like this one -- because, functionally, a skeleton is any system that supports tissue and transmits forces. And I already knew that animals like this earthworm, indeed most animals, don't support their tissues by draping them over bones. Instead they're more like reinforced water balloons. They use a skeleton that we call a hydrostatic skeleton. And a hydrostatic skeleton uses two elements. The skeletal support comes from an interaction between a pressurized fluid and a surrounding wall of tissue that's held in tension and reinforced with fibrous proteins. And the interaction is crucial. Without both elements you have no support. If you have fluid with no wall to surround it and keep pressure up, you have a puddle. And if you have just the wall with no fluid inside of it to put the wall in tension, you've got a little wet rag.
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.
When you look at a penis in cross section, it has a lot of the hallmarks of a hydrostatic skeleton. It has a central space of spongy erectile tissue that fills with fluid -- in this case blood -- surrounded by a wall of tissue that's rich in a stiff structural protein called collagen.
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.
But at the time when I started this project, the best explanation I could find for penal erection was that the wall surrounded these spongy tissues, and the spongy tissues filled with blood and pressure rose and voila! it became erect.
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.
And that explained to me expansion -- made sense: more fluid, you get tissues that expand -- but it didn't actually explain erection. Because there was no mechanism in this explanation for making this structure hard to bend. And no one had systematically looked at the wall tissue. So I thought, wall tissue's important in skeletons. It has to be part of the explanation.
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.
And this was the point at which my graduate adviser said, "Whoa! Hold on. Slow down." Because after about six months of me talking about this, I think he finally figured out that I was really serious about the penis thing.
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.
(Laughter)
(Rires)
So he sat me down, and he warned me. He was like, "Be careful going down this path. I'm not sure this project's going to pan out." Because he was afraid I was walking into a trap. I was taking on a socially embarrassing question with an answer that he thought might not be particularly interesting. And that was because every hydrostatic skeleton that we had found in nature up to that point had the same basic elements. It had the central fluid, it had the surrounding wall, and the reinforcing fibers in the wall were arranged in crossed helices around the long axis of the skeleton.
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.
So the image behind me shows a piece of tissue in one of these cross helical skeletons cut so that you're looking at the surface of the wall. The arrow shows you the long axis. And you can see two layers of fibers, one in blue and one in yellow, arranged in left-handed and right-handed angles. And if you weren't just looking at a little section of the fibers, those fibers would be going in helices around the long axis of the skeleton -- something like a Chinese finger trap, where you stick your fingers in and they get stuck.
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.
And these skeletons have a particular set of behaviors, which I'm going to demonstrate in a film. It's a model skeleton that I made out of a piece of cloth that I wrapped around an inflated balloon. The cloth's cut on the bias. So you can see that the fibers wrap in helices, and those fibers can reorient as the skeleton moves, which means the skeleton's flexible. It lengthens, shortens and bends really easily in response to internal or external forces.
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.
Now my adviser's concern was what if the penile wall tissue is just the same as any other hydrostatic skeleton. What are you going to contribute? What new thing are you contributing to our knowledge of biology? And I thought, "Yeah, he does have a really good point here." So I spent a long, long time thinking about it. And one thing kept bothering me, and that's, when they're functioning, penises don't wiggle. (Laughter) So something interesting had to be going on.
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.
So I went ahead, collected wall tissue, prepared it so it was erect, sectioned it, put it on slides and then stuck it under the microscope to have a look, fully expecting to see crossed helices of collagen of some variety. But instead I saw this. There's an outer layer and an inner layer. The arrow shows you the long axis of the skeleton.
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.
I was really surprised at this. Everyone I showed it was really surprised at this. Why was everyone surprised at this? That's because we knew theoretically that there was another way of arranging fibers in a hydrostatic skeleton, and that was with fibers at zero degrees and 90 degrees to the long axis of the structure. The thing is, no one had ever seen it before in nature. And now I was looking at one.
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.
Those fibers in that particular orientation give the skeleton a very, very different behavior. I'm going to show a model made out of exactly the same materials. So it'll be made of the same cotton cloth, same balloon, same internal pressure. But the only difference is that the fibers are arranged differently. And you'll see that, unlike the cross helical model, this model resists extension and contraction and resists bending.
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.
Now what that tells us is that wall tissues are doing so much more than just covering the vascular tissues. They're an integral part of the penile skeleton. If the wall around the erectile tissue wasn't there, if it wasn't reinforced in this way, the shape would change, but the inflated penis would not resist bending, and erection simply wouldn't work.
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.
It's an observation with obvious medical applications in humans as well, but it's also relevant in a broad sense, I think, to the design of prosthetics, soft robots, basically anything where changes of shape and stiffness are important.
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.
So to sum up: Twenty years ago, I had a college adviser tell me, when I went to the college and said, "I'm kind of interested in anatomy," they said, "Anatomy's a dead science." He couldn't have been more wrong. I really believe that we still have a lot to learn about the normal structure and function of our bodies. Not just about its genetics and molecular biology, but up here in the meat end of the scale. We've got limits on our time. We often focus on one disease, one model, one problem, but my experience suggests that we should take the time to apply ideas broadly between systems and just see where it takes us. After all, if ideas about invertebrate skeletons can give us insights about mammalian reproductive systems, there could be lots of other wild and productive connections lurking out there just waiting to be found.
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.
Thank you.
Merci.
(Applause)
(Applaudissements)