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Des plantes et des bêtes : Pourquoi les manchots n’ont pas froid aux pieds ?

Vous êtes ici : » » Des plantes et des bêtes : Pourquoi les manchots n’ont pas froid aux pieds ? ; écrit le: 26 mars 2014 par imen modifié le 6 novembre 2014

Les manchots.Pourquoi les pieds des manchots de l’Antarctique ne gèlent- ils pas en hiver alors qu’ ils sont en contact constant avec la glace ? J’ai entendu dire qu’ils étaient dotés d’une circulation sanguine séparée qui les empêchait de geler, mais cela n’a été confirmé par aucun des spécialistes à qui j’ai posé la question.

Les manchots, comme tous les oiseaux vivant en climat froid, sont capables de limiter les pertes de chaleur et de garder une température corporelle proche de 40 °C. Les pieds posent un problème particulier: ne pouvant être recouverts d’une iso­lation à base de plumes ou de duvet, ils présentent une grande surface exposée au froid (la même question se pose d’ailleurs pour les autres mammifères arctiques, les ours polaires par exemple).

Deux phénomènes sont mis en jeu.



D’abord, le manchot contrôle le débit sanguin dans ses pieds en faisant varier le diamètre des vaisseaux qui y apportent le sang. Lorsqu’il fait froid, le débit est réduit, et accru quand il fait chaud. Nous faisons de même: c’est pour cela que nos mains deviennent blanches quand il fait froid et virent au rose s’il fait chaud. Les mécanismes de contrôle, très sophisti­qués, impliquent l’hypothalamus et divers systèmes nerveux et hormonaux.

Ensuite, ils possèdent des «échangeurs de chaleur» en haut des pattes, des sortes de radiateurs portables. Les artères qui apportent le sang aux pieds se divisent en une multitude de petits vaisseaux, couplés à autant de vaisseaux rapportant le sang froid en provenance des pieds. Ceux-ci ne reçoivent donc qu’une faible quantité de sang chaud.

En hiver, les pieds des manchots sont tout juste maintenus à une température de un ou deux degrés au-dessus de zéro – afin de minimiser les pertes de chaleur tout en évitant les gelures. Les canards et les oies ont le même dispositif, mais si on les garde au chaud pendant plusieurs semaines, et qu’on les mette dehors dans la neige, leurs pieds peuvent geler si leur physio­logie n’a pas le temps de s’adapter aux nouvelles conditions.

Je ne sais pas grand-chose sur la circulation sanguine de ces animaux, mais la question des pieds des manchots a une surprenante explication biochimique.

La liaison entre une molécule d’oxygène et une molécule d’hémoglobine est habituellement une réaction très exother­mique: elle libère de l’énergie sous forme de chaleur. Géné­ralement, une quantité de chaleur identique est absorbée par la réaction inverse, qui voit l’hémoglobine libérer de l’oxygène. Cependant, ces réactions se produisant à des endroits différents dans l’organisme, des changements de la nature du milieu (acidité, par exemple) peuvent se traduire par des gains ou des pertes de chaleur pour l’organisme.

La valeur de la chaleur libérée varie selon les espèces. Chez les manchots, elle est bien plus faible dans les tissus périphé­riques froids, tels les pieds, que chez les hommes. Cela a deux effets bénéfiques. D’abord, l’hémoglobine de ces oiseaux absorbe moins de chaleur lors de la désoxygénation, ce qui fait que les pieds ont moins de chances de geler.

L’autre avantage est une conséquence des lois de la thermo­dynamique (l’étude de la chaleur). Il se trouve que dans toute réaction réversible, y compris celle d’oxygénation/désoxygé­nation de l’hémoglobine, le froid favorise la réaction exothermique. A basse température, l’oxygène est donc davantage absorbé par l’hémoglobine chez la plupart des espèces, et plus difficilement libéré.

Ce phénomène a d’autres conséquences bizarres. Chez certains poissons antarctiques, la chaleur est libérée lors de l.i désoxygénation. Cela atteint des sommets chez le thon, qui peut accumuler tant de chaleur en libérant de l’oxygène qu’il se maintient à une température de 17 °C au-dessus de celle de son environnement.

L’inverse se produit chez les animaux qui doivent rester liais à cause d’un métabolisme spécialement actif. La poule d’eau extrait moins de chaleur que le pigeon de l’oxygénation de son hémoglobine, de façon à voler sur de longues distances sans « surchauffe ».

Le fœtus humain doit aussi perdre de la chaleur, et son seul lien avec l’extérieur est le sang de la mère parvenant par le cor­don ombilical. Davantage de chaleur est absorbée par désoxy­génation du sang de la mère que par oxygénation du sang du fœtus. Ce dernier peut donc évacuer la chaleur excédentaire.

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