© Deep diving whales and other marine mammals such as these Pacific white-headed dolphins can experience the same painful and potentially life-threatening decompression sickness that plagues divers who emerge too fast. Photo: © Lance Wills, Woods Hole Oceanographic Institution
© In their study, the researchers took CT scans of a deceased dolphin, a seal and a domestic pig, which were pressurized in a hyperbaric chamber. Photo: © Michael Moore, Woods Hole Oceanographic Institution
© The team was able to see how the marine mammalian lung architecture generates two lung regions: one air-filled and the other collapsed. The researchers believe that the blood flows mainly through the collapsed region of the lungs. The Earth Pig did not show this structural adaptation, Photo: © Andreas Fahlman, © Woods Hole Oceanographic Institution
Comment les mammifères marins évitent-ils la maladie de la plongée ?
May 3, 2018
L'architecture pulmonaire des mammifères marins en plongée profonde est divisée en deux partiesLes baleines et autres mammifères marins en plongée profonde, ainsi que les plongeurs qui émergent trop rapidement, peuvent être victimes du mal de décompression. Une nouvelle étude émet maintenant une hypothèse sur la façon dont les mammifères marins évitent le mal de décompression. Selon les chercheurs, en cas de stress, ces mécanismes pourraient échouer. Cela pourrait expliquer les échouages de baleines dus au bruit des sonars sous l'eau.
La clé est l'architecture pulmonaire inhabituelle des baleines, des dauphins et des grands dauphins (et peut-être d'autres vertébrés capables de respirer) qui montrent deux régions pulmonaires différentes sous pression. Des chercheurs de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) et de la Fundacion Oceanografic en Espagne ont récemment publié leur étude dans la revue Proceedings of the Royal Society B.
"Comme certains mammifères marins et certaines tortues peuvent plonger si profondément et si longtemps, les scientifiques ont longtemps été désorientés", explique Michael Moore, directeur du Marine Mammal Center à la WHOI et coauteur de l'étude.
Lorsque les mammifères respirant de l'air plongent à de grandes profondeurs, leurs poumons se compriment. Dans le même temps, leurs alvéoles - de minuscules sacs situés à l'extrémité des voies respiratoires - s'effondrent, là où s'effectuent les échanges gazeux. Des bulles d'azote se forment dans le sang et dans les tissus des animaux lorsqu'ils émergent. Lorsqu'elles montent lentement, l'azote peut retourner dans les poumons et être expiré. Mais s'ils remontent trop vite, les bulles d'azote n'ont pas le temps de se diffuser à nouveau dans les poumons. La pression étant plus faible à faible profondeur, les bulles d'azote se dilatent dans le sang et les tissus, ce qui provoque des douleurs et des dommages.
La structure mammaire des mammifères marins comprime leurs poumons. Les scientifiques ont pensé que cette compression passive est la principale adaptation des mammifères marins pour éviter l'absorption d'un excès d'azote en profondeur.
Dans leur étude, les chercheurs ont pris des tomodensitogrammes d'un dauphin mort, d'un phoque et d'un porc domestique, qui ont été mis sous pression dans un caisson hyperbare. L'équipe a pu voir comment l'architecture pulmonaire des mammifères marins crée deux régions pulmonaires : l'une remplie d'air et l'autre effondrée. Les chercheurs pensent que le sang circule principalement dans la région affaissée des poumons. Il en résulte ce que l'on appelle un décalage ventilation-perfusion dans lequel l'oxygène et le dioxyde de carbone sont absorbés par la circulation sanguine de l'animal tandis que l'échange d'azote est minimisé ou empêché. Cela est possible parce que chaque gaz a une solubilité différente dans le sang. Le porc domestique examiné à titre de comparaison ne présentait pas cet ajustement structurel.
Ce mécanisme protégerait les baleines et les dauphins d'une absorption excessive d'azote, minimisant ainsi le risque de maladie de décompression, affirment les chercheurs.
"Un stress excessif tel qu'il peut se produire lors d'une exposition à des sons produits par l'homme peut provoquer une défaillance du système et un afflux de sang dans les régions remplies d'air, ce qui améliorerait les échanges gazeux et augmenterait l'azote dans le sang et les tissus lorsque la pression diminue pendant la remontée", explique Daniel García-Parraga de la Fundacion Oceanografic, auteur principal de l'étude.
Les scientifiques pensaient que les mammifères marins plongeurs étaient immunisés contre la "maladie de la plongée". Cependant, un incident d'échouage de 2002 associé à des exercices de sonar militaire a montré que 14 baleines mortes au large des îles Canaries après s'être échouées présentaient des bulles de gaz dans leurs tissus - un signe de maladie de décompression.
Plus d'informations :
http://www.whoi.edu.