Les secrets de la respiration des animaux aquatiques

La respiration est l’une des caractéristiques communes à tous les êtres vivants sur Terre : pour vivre, tous les animaux comme les végétaux ont besoin de respirer (une exception, toutefois, à découvrir en fin d’article). C’est ce qui leur permet de fabriquer l’énergie nécessaire aux cellules dont ils sont composés. Et cela ne concerne pas seulement les espèces qui se trouvent à l’air libre. Celles qui vivent dans l’eau douce, les mers et les océans respirent également.

La respiration des poissons

Aussi étonnant que cela puisse paraître de prime abord, les poissons, aussi, respirent. Ils prélèvent du dioxygène (O2) dans l’eau et rejette du dioxyde de carbone (CO2). Seulement, ils ne le font pas à l’aide de poumons mais grâce à un appareil respiratoire distinct. Chez les poissons, la respiration est assurée par les branchies. Ce sont elles qui permettent au poisson d’absorber l’O2 présent dans l’eau et de rejeter le CO2.

Dans le détail, le poisson aspire de l’eau par la bouche. Puis, ses branchies – composées de minuscules vaisseaux sanguins – la filtre pour ne garder que l’oxygène qui sera distribué partout dans le corps grâce au sang. Inversement, le sang transporte jusqu’aux branchies le CO2 dont le poisson doit se débarrasser. L’eau, désormais riche en dioxyde de carbone, est expulsée dans le milieu via les ouïes du poisson – grâce aux mouvements de l’opercule – ou les fentes brachiales – comme chez les requins par exemple. Celles-ci se situent généralement de part et d’autre de la tête de l’animal.

A noter que les poissons ne peuvent respirer que dans l’eau. En effet, l’oxygène au-dessus de la surface n’est pas à la même pression que dans l’eau. Il ne peut alors pas rentrer dans les branchies qui, de toute façon, ne peuvent fonctionner que lorsqu’elles sont dans l’eau.

La respiration des cétacés

Les cétacés ne sont pas de poissons mais des mammifères. Leur système respiratoire n’est donc pas le même que celui des poissons. Comme les autres mammifères vivant sur Terre, ils ont des poumons et non des branchies pour respirer. Ils doivent chercher l’oxygène au-dessus de la surface, dans l’air, et pas dans l’eau. C’est la raison pour laquelle les baleines, les dauphins, les orques et autres cachalots sont obligés de remonter régulièrement à la surface.

Heureusement, les cétacés n’ont pas besoin de prendre des inspirations aussi souvent que les animaux qui vivent sur terre. Sinon, ils vivraient en permanence près de la surface et ne pourraient plonger dans les eaux profondes à la recherche de nourriture. La baleine, par exemple, remplacent jusqu’à 90 % de l’air contenu dans ses poumons à chaque respiration, alors que nous ne pouvons le faire que jusqu’à 15 %.

Pour inspirer et expirer de l’air, les cétacés utilisent l’évent qui se trouve au-dessus de leur tête. Lorsqu’ils remontent à la surface, ils commencent par expirer l’air chargé en CO2 stocké dans leurs poumons. Puis, ils inspirent de l’air chargé en oxygène.

Chez les cétacés, le record du monde d’apnée revient à la baleine à bec de Cuvier (Ziphius cavirostris). Elle est capable de rester plus de 2h15 sous l’eau et de descendre à des profondeurs incroyables : jusqu’à 2992 mètres !

La respiration des reptiles aquatiques

Un iguane marin en apnée.

Tout comme les cétacés, les tortues marines ont des poumons et non des branchies. Pour respirer, elles doivent capter l’oxygène dans l’air. Pourtant, elles vivent dans l’eau. Pas le choix pour ces reptiles marins : elles doivent remonter régulièrement à la surface.

Idem pour les crocodiles qui vivent en eau douce ou en milieu marin. Ces reptiles, aussi, sont dotés de poumons pour respirer. Ils doivent donc les emplir d’air et expirer pour respirer. Il en va de même pour l’iguane marin des Galápagos (Amblyrhynchus cristatus), réputé excellent nageur et capable de rester plusieurs dizaines de minutes en apnée.

Il arrive que pour augmenter leurs capacités à rester sous l’eau, certaines tortues aquatiques recourent à la respiration cloacale. En d’autres termes, elles respirent par… leur derrière ! Leur cloaque étant une zone très vascularisée comme les poumons, elles l’utilisent pour absorber de l’oxygène sans utiliser leurs poumons. C’est particulièrement indispensable à leur survie quand les tortues ne peuvent par exemple pas remonter à la surface pour inspirer une nouvelle bouffée, lorsque le lac est recouvert de glace en hiver notamment.

Grenouilles et méduses respirent par la peau

Les milieux aquatiques abritent également bien d’autres espèces que les poissons, mammifères et reptiles. Toutes sortes d’invertébrés peuplent également ces milieux et, eux aussi, respirent. A l’instar des méduses. Pourtant, elles n’ont ni poumons, ni branchies ni même aucun vaisseau sanguin qui participent, comme chez les autres animaux évoqués plus haut, à la respiration.

Mais alors, comment les méduses respirent ? Tout simplement par la peau et par la bouche. C’est ainsi qu’elles aspirent l’oxygène. Il faut dire que leur peau est telle qu’elle est perméable à l’oxygène présent dans l’eau sous forme dissoute.

Les grenouilles peuvent (aussi) respirer par la peau.

La grenouille, aussi, respire par la peau. Du moins, lorsqu’elle se trouve dans l’eau, car à l’air libre, elle respire à l’aide de ses poumons. Cette capacité étonnante à alterner respiration pulmonaire et respiration cutanée lui permet d’être aussi à l’aise sur terre que sous l’eau. Ce n’est pas pour rien qu’on parle d’amphibien, qui signifie en grec ancien « qui vit dans deux éléments ».

Henneguya salminicola, un cousin de la méduse qui ne respire pas

Jusqu’à récemment, les scientifiques pensaient que tous les êtres vivants sans exception devaient respirer pour vivre. Mais il semblerait que certains y parviennent sans respiration. En février 2020, des chercheurs ont en effet publié une étude dans laquelle ils présentent un parasite présent chez le saumon et qui vit sans respirer.

Ce parasite s’appelle Henneguya salminicola et il est le premier organisme multicellulaire ne disposant d’aucun gène respiratoire. Il s’agit d’un cnidaire, c’est-à-dire un animal appartenant au même groupe que les méduses, les coraux et les anémones. Il semblerait que cet animal aurait évolué pour ne plus avoir besoin de respirer pour vivre.