Avec une longueur pouvant dépasser les 30 mètres et une masse pouvant dépasser les 170 tonnes, la baleine bleue est actuellement considérée comme le plus gros animal vivant et, possiblement, comme le plus ancien ayant jamais vécu sur Terre. Pour assumer les besoins physiologiques d’un tel gabarit, le cœur de la baleine bleue doit être suffisamment puissant. Même si les biologistes marins savaient déjà que le rythme cardiaque de l’animal change relativement vite lorsqu’il plonge à la recherche de nourriture, ils ont été surpris de découvrir à quel point. En effet, lors d’une plongée, le cœur d’une baleine bleue passe d’environ 30 battements par minute à seulement 2.

C’est ce qu’une équipe de biologistes marins a découvert après avoir enregistré pour la première fois le battement de coeur d’une baleine bleue. Après avoir placé un moniteur de pouls sur une baleine bleue au large de la côte californienne, les chercheurs ont observé la créature gigantesque sombrer et revenir à la surface pendant près de 9 heures, remplissant alternativement ses poumons d’air et son ventre de centaines de poissons.

Un cœur aux variations rapides pour assurer les besoins physiologiques

Au cours de ces plongées profondes à la recherche de nourriture, le rythme cardiaque de la baleine change brusquement, allant jusqu’à 34 battements par minute à la surface et seulement deux battements par minute dans les eaux les plus profondes — ce qui est environ 30 à 50% plus lent que ce les chercheurs attendaient.

Selon la nouvelle étude publiée dans la revue PNAS, le simple fait d’attraper une proie pourrait pousser le cœur d’une baleine bleue dans ses limites physiques — ce qui pourrait expliquer pourquoi aucune créature plus imposante que la baleine bleue ait jamais été repérée sur Terre.

« Les animaux qui fonctionnent à des extrêmes physiologiques peuvent nous aider à comprendre les limites biologiques de la taille » explique Jeremy Goldbogen, biologiste marin à l’Université de Stanford. En d’autres termes : si le cœur d’une baleine bleue ne pouvait pas pomper plus vite pour alimenter ses expéditions quotidiennes de recherche de nourriture, comment le cœur d’un animal plus grand pourrait-il pomper encore plus vite pour un apport d’énergie encore plus grand ?

Un rythme cardiaque ralenti lors de la plongée

Les baleines bleues sont les plus gros animaux à avoir jamais vécu sur Terre. En tant qu’adultes, elles peuvent mesurer plus de 30 mètres de long, soit à peu près la taille de deux autobus scolaires garés bout à bout. Il faut un grand cœur pour propulser une créature de cette taille. Le cœur d’une baleine bleue peut peser jusqu’à 180 kg (spécimen échoué de 2015), soit à peu près la taille d’une voiturette de golf.

Les scientifiques savaient déjà que le pouls d’une baleine bleue devait ralentir en profondeur. Lorsque les mammifères respirant de l’air plongent sous l’eau, leur corps commence automatiquement à redistribuer l’oxygène ; le cœur et le cerveau reçoivent plus d’O2, tandis que les muscles, la peau et d’autres organes en absorbent moins. Cela permet aux animaux de rester sous l’eau plus longtemps avec une seule respiration, ce qui entraîne une fréquence cardiaque nettement inférieure à la normale.

variation rythme baleine

Graphiques présentant les variations de rythme cardiaque de la baleine bleue en fonction de la profondeur et de la position de l’animal. Crédits : J. A. Goldbogen et al. 2019

Ceci est aussi vrai pour les humains que pour les baleines bleues. Cependant, étant donné la taille gigantesque de la baleine et son aptitude à plonger à plus de 300 mètres de profondeur, leur cœur est poussé à des limites bien au-delà du nôtre. Pour savoir exactement à quel point le rythme cardiaque d’une baleine bleue change au cours d’une plongée, les auteurs ont suivi un groupe de baleines qu’ils avaient précédemment étudiées à Monterey Bay, en Californie, et ont fixé un capteur spécial monté au bout d’une perche de 6 m sur l’une d’elles.

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Une transition cardiaque de 30 à 2 battements par minute

La baleine étudiée était un mâle aperçu pour la première fois il y a 15 ans. Le capteur était muni d’une coque en plastique de la taille d’une boîte à lunch, équipée de quatre ventouses, dont deux contenant des électrodes permettant de mesurer le rythme cardiaque de la baleine.

Les chercheurs ont fixé le moniteur lors de leur première tentative, et il y est resté pendant 8 heures et demie lorsque la baleine a plongé et a refait surface lors de dizaines de “missions” de recherche de nourriture.

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La plus grande partie de ce temps a été passée sous l’eau : la plongée la plus longue de la baleine a duré 16.5 minutes et a atteint une profondeur maximale de 184 m, tandis qu’elle n’a jamais passé plus de 4 minutes à la surface pour se remplir les poumons. Le capteur a montré que, au plus profond de chaque plongée, le cœur de la baleine battait en moyenne quatre à huit fois par minute, avec un minimum de deux battements par minute.

poumons baleine

Graphiques présentant le rythme cardiaque de la baleine bleue en fonction de son volume pulmonaire et de la profondeur. Crédits : J. A. Goldbogen et al. 2019

Entre ces battements à faible tempo, l’artère aortique extensible de la baleine s’est lentement contractée pour que le sang oxygéné se déplace lentement dans le corps de l’animal. De retour à la surface, le rythme cardiaque de la baleine s’est accéléré pour atteindre 25 à 37 battements par minute, ce qui a rapidement chargé le flux sanguin de l’animal avec suffisamment d’oxygène pour soutenir la prochaine plongée en profondeur.

Le plus gros cœur sur Terre

Au cours de ces arrêts de ravitaillement rapides, le cœur de la baleine frôlait ses limites physiques — il est peu probable que le cœur d’une baleine puisse battre plus vite que cela. Cette limite cardiaque naturelle peut expliquer pourquoi les baleines bleues atteignent une certaine taille et pourquoi aucun animal connu sur Terre n’a jamais été aussi grand.

Puisqu’une créature plus grosse aurait besoin de plus d’oxygène pour subvenir à ses longues et profondes plongées pour se nourrir, son cœur aurait besoin de battre encore plus vite pour se ravitailler en oxygène à la surface. Selon les auteurs de l’étude, cela ne semble pas possible sur la base des données actuelles.

Vidéo présentant le travail réalisé par les chercheurs :

Sources : PNAS

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