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Pourquoi les boas ne s’étouffent pas en serrant et en digérant des grosses proies ?

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Le boa constricteur (Boa constrictor) peut faire jusqu’à quatre mètres de long et une trentaine de kilos. Ce redoutable prédateur enserre sa proie entre ses anneaux, faisant chuter sa pression artérielle et entraînant une grave bradycardie. L’arrivée du sang dans les organes est coupée. Une fois morte, il ingère ensuite sa proie entière. Cependant, ces comportements (la constriction et l’ingestion) peuvent, en toute logique, également et simultanément entraver la ventilation pulmonaire de ces serpents. Des chercheurs américains et australiens ont donc supposé « que les premiers serpents ont dû contourner ces contraintes mécaniques« , écrivent-ils dans un article paru le 24 mars 2022 dans Journal of Experimental Biology. Mais comment ?

Une constriction en partie responsable du succès des boas

Les serpents sont les acteurs d’une véritable success story évolutive. On compte plus de 3.700 espèces connues qui se sont réparties sur tous les continents sauf l’Antarctique. Les raisons de cette réussite ne sont pas encore clairement établies mais la technique de la constriction peut être l’une des explications. Ces reptiles sont capables de venir à bout de proies plus lourdes qu’eux.

« La constriction, l’ingestion et la digestion de grandes proies ont toutes le potentiel d’inhiber spatio-temporellement l’inflation pulmonaire » et donc de « sévèrement limiter les mouvements des côtes et de la paroi corporelle nécessaires pour la ventilation« , remarquent les auteurs de cette nouvelle étude. Pour mieux comprendre l’astuce adoptée par le boa constricteur, les chercheurs ont utilisé plusieurs techniques d’imagerie différentes in vivo. Il leur fallait des données sur le mouvement de l’air dans le corps des serpents, sur l’activation de leurs muscles et sur les différents mouvements de leurs côtes.

Une ventilation pulmonaire segmentée

Les biologistes ont trouvé plusieurs preuves soutenant leur hypothèse de départ selon laquelle les boas constricteurs contrôlent indépendamment les mouvements des côtes dans différentes parties de leur cage thoracique en réponse à des mouvements entravés par l’ingestion d’une proie ou sa mise à mort. Ils n’ont pas de diaphragme mais utilisent des muscles élévateurs des côtes, « une innovation essentielle permettant une mécanique de ventilation pulmonaire modulaire, du moins chez les serpents.« 

Chaque muscle de ce type peut simplement soulever une seule côte. Ainsi, lorsqu’une portion de leur corps est utilisée pour maîtriser ou ingérer une proie, c’est une autre portion libre qui s’occupe de la respiration. Cependant, cette dernière n’est pas aussi efficace selon la portion pulmonaire utilisée (les boas ont un poumon gauche atrophié et un long poumon droit efficace). Les échanges gazeux (carbone et oxygène) ne se font en réalité que dans la première portion du poumon droit. « Les deux tiers arrière du poumon ne peuvent pas effectuer d’échange de gaz et ne sont essentiellement qu’un sac« , a expliqué auprès de LiveScience John Capano, auteur principal de l’étude.

Les chercheurs ont également fait des découvertes du point de vue neurologique. Ainsi, « les mouvements isolés des côtes démontrés dans cette étude indiquent que les centres respiratoires du système nerveux central activent sélectivement la musculature autour de côtes spécifiques, suggérant un contrôle de rétroaction neuronal non décrit auparavant chez les serpents« , renchérit l’étude. Les chercheurs supposent que cette ventilation pulmonaire segmentée était nécessaire pour que les serpents puissent ensuite adopter la constriction et l’ingestion de proies de grandes tailles.

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