Les oiseaux sont des respirateurs super efficaces

Tous les animaux ont besoin de respirer pour échanger l’oxygène entrant avec les gaz résiduels sortants, comme le dioxyde de carbone. Regardez la merveilleuse animation ci-dessous, réalisée par l’illustratrice Eleanor Lutz, de la respiration chez l’homme.

Les humains et les autres mammifères aspirent l’air dans leur corps en abaissant un muscle situé juste sous les poumons, appelé le diaphragme. Lorsque le diaphragme se relève, l’air est refoulé. Les scientifiques appellent cet échange « flux de marée », car l’air entre et sort des poumons, comme les marées de la mer. En respirant ainsi, l’air sortant ancien se mélange à l’air entrant nouveau – ce qui n’est pas le moyen le plus efficace de faire entrer de l’oxygène dans le corps.

Pour autant, tous les animaux ne respirent pas de la même façon.

Les oiseaux, par exemple, évitent le problème du mélange en faisant circuler l’air dans leurs poumons dans une seule direction via une série de 7 à 9 sacs aériens, reliés par des tubes en boucle. Les oiseaux absorbent de l’oxygène dans leurs tissus corporels lorsqu’ils inspirent et lorsqu’ils expirent. Ainsi, pour chaque respiration d’un oiseau, l’homme devrait en prendre deux. Les oiseaux sont donc des respirateurs super-efficaces. Incroyable !

Lorsqu’un oiseau inspire, ses sacs aériens se gonflent et l’air riche en oxygène provenant de l’extérieur est aspiré dans le corps tandis que l’air usé est aspiré des poumons. Lorsqu’un oiseau expire, ses sacs aériens se dégonflent et l’air riche en oxygène des sacs aériens les plus à l’arrière est aspiré dans les poumons tandis que l’air usé est expulsé du corps par les sacs aériens les plus à l’avant. Cela semble compliqué (et ça l’est).

Des recherches publiées l’année dernière ont montré que les reptiles sont également capables de ce type de respiration à sens unique. Bien que cela ne soit pas un choc énorme pour vous ou moi, les pneumologues ont été très surpris ! Lorsqu’ils ont été informés, ils ont réagi en disant des choses telles que « absolument transformationnel », « vraiment choquant » et « tout simplement ridicule… dans le bon sens du terme ». Ces scientifiques avaient supposé que la respiration à sens unique était propre aux oiseaux et avait évolué relativement récemment. La preuve que les reptiles peuvent partager cette particularité a brisé cette hypothèse et soulevé des questions sur l’évolution de la respiration à sens unique. Il est possible que la respiration à sens unique existe depuis des centaines de millions d’années !

Avant, les scientifiques supposaient que la respiration à sens unique nécessitait des sacs aériens, donc si un animal ne possédait pas de sacs aériens, on présumait que l’animal n’était pas un respirateur à sens unique. Ils ont cherché partout des sacs aériens. Ils les ont cherchés chez les ancêtres directs des oiseaux modernes, les dinosaures. Ils ont également examiné leurs parents plus éloignés, les crocodiles, les lézards et autres reptiles. N’ayant rien trouvé, ils ont conclu que les sacs aériens des oiseaux étaient complètement uniques au sein du règne animal.

La scientifique Colleen Farmer ne pensait cependant pas du tout que les animaux avaient besoin de sacs aériens pour la respiration unidirectionnelle. Pour le prouver, elle a décidé de suivre directement la façon dont l’air se déplaçait dans trois espèces de reptiles vivants et respirant : les iguanes, les varans et les alligators. Après de nombreux essais et erreurs, Farmer a trouvé une combinaison gagnante : Le brouillard théâtral Froggy’s Swamp Juice et un endoscope. Grâce à ces outils, Farmer a pu observer le brouillard se propager dans une seule direction à travers le corps de chaque reptile. Elle a prouvé que les sacs d’air ne sont pas nécessaires pour une respiration unidirectionnelle. Tout ce qu’il faut, apparemment, c’est une tubulure astucieusement inclinée.

Les découvertes de Farmer posent tant de questions comme : quel avantage les reptiles ont-ils à respirer comme les oiseaux ?

Les oiseaux ont le sang chaud et mènent un mode de vie très énergétique et acrobatique. Il est donc logique qu’ils aient un système respiratoire adapté pour maximiser leur absorption d’oxygène afin d’alimenter leur métabolisme rapide. Les reptiles, en revanche, ont le sang froid et un métabolisme lent. Farmer pense qu’ils doivent maximiser leur absorption d’oxygène à chaque respiration afin d’économiser l’énergie globale. De nombreux reptiles passent une grande partie de leur vie assis très immobiles pendant une longue période, à attendre leur nourriture. Ils doivent utiliser toutes les astuces possibles pour conserver leur énergie pendant cette période.

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