Les tortues peuvent-elles vraiment respirer par leurs fesses ?

Tout le monde sait que la plupart des mammifères respirent par la bouche et le nez. Les grenouilles, quant à elles, peuvent respirer à travers leur peau. Mais qu’en est-il des tortues ? Comment ces créatures à carapace dure obtiennent-elles de l’oxygène ?

Vous avez peut-être entendu une rumeur étrange selon laquelle les tortues peuvent respirer par leurs fesses. Mais est-ce vrai ?

Techniquement, les tortues ne respirent pas par leur derrière. C’est parce que les tortues n’ont pas vraiment de « mégots » ; à la place, ils ont une ouverture polyvalente connue sous le nom de cloaque, qui est utilisée pour la reproduction sexuée et la ponte ainsi que pour l’expulsion des déchets. Cependant, ils s’engagent dans un processus appelé respiration cloacale, qui pourrait, dans un sens moins technique, être interprété comme une « respiration des fesses ».

Pendant la respiration cloacale, les tortues pompent de l’eau à travers leurs ouvertures cloacales et dans deux organes en forme de sac connus sous le nom de bourses, qui agissent un peu comme des poumons aquatiques, Craig Franklin, physiologiste de la faune à l’Université du Queensland en Australie, qui a étudié en profondeur la respiration cloacale. L’oxygène dans l’eau se diffuse ensuite à travers les papilles, petites structures qui tapissent les parois des bourses, et dans la circulation sanguine de la tortue.

Cependant, la respiration cloacale est très inefficace par rapport à la respiration aérobie normale, et toutes les tortues ont également la capacité de respirer beaucoup plus facilement de l’air avec leurs poumons. En conséquence, la respiration cloacale n’est observée que chez un petit nombre d’espèces d’eau douce qui s’appuient sur cette méthode peu orthodoxe pour surmonter les défis auxquels elles sont confrontées dans des environnements uniques où il est difficile de respirer de l’air, comme les rivières à débit rapide ou les étangs gelés.

Champions cloacaux

Le principal groupe de tortues qui a vraiment maîtrisé la respiration cloacale est celui des tortues de rivière. À l’échelle mondiale, il existe une douzaine de tortues de rivière qui peuvent utiliser correctement la respiration cloacale, dont environ la moitié vivent dans les rivières d’Australie; il s’agit notamment de la tortue Mary River (Elusor macrurus) et la tortue serpentine à gorge blanche (Elseya albagula), a déclaré Franklin.

Cependant, certaines espèces de tortues de rivière sont bien meilleures pour la respiration cloacale que d’autres. La championne incontestée est la tortue de la rivière Fitzroy (Rheodytes leukops) d’Australie, qui peut tirer 100 % de son énergie de la respiration cloacale. « Cela leur permet de rester potentiellement sous l’eau indéfiniment », a déclaré Franklin.

Mais pour toutes les autres espèces, la respiration cloacale ne fait que prolonger la durée pendant laquelle elles peuvent rester sous l’eau jusqu’à ce qu’elles doivent refaire surface pour respirer. « Par exemple, au lieu de plonger sous l’eau pendant 15 minutes [while holding their breath]ils peuvent rester sous l’eau pendant plusieurs heures », a-t-il déclaré.

La capacité de rester sous l’eau pendant de longues périodes est extrêmement utile pour les tortues de rivière, car aller à la surface peut être un travail difficile. « Pour une tortue qui vit dans des eaux à courant rapide, remonter à la surface pour respirer représente un problème car vous pourriez être emporté », a déclaré Franklin. Rester près du lit de la rivière permet également d’éviter plus facilement les prédateurs tels que les crocodiles, a-t-il ajouté.

Éviter les prédateurs est particulièrement important pour les bébés tortues, qui peuvent être ciblés par les oiseaux et les gros poissons. « Le plus grand risque de prédation pour une tortue en éclosion est de nager à travers la colonne d’eau jusqu’à la surface », a déclaré Franklin. En conséquence, les juvéniles sont normalement bien meilleurs pour la respiration cloacale que les adultes, ce qui leur permet de passer plus de temps près du lit de la rivière jusqu’à ce qu’ils soient assez grands pour commencer à s’aventurer plus fréquemment à la surface. Par conséquent, il est possible que d’autres espèces de tortues de rivière soient également capables de respiration cloacale en tant que juvéniles, mais perdent ensuite cette capacité plus tard dans la vie, a déclaré Franklin.

Cependant, la respiration cloacale est beaucoup moins efficace que la respiration aérobie car le pompage de l’eau dans les bourses demande beaucoup d’énergie, ce qui réduit le gain net d’énergie que les tortues reçoivent. « Lorsque nous respirons de l’air, il n’y a pratiquement pas d’énergie nécessaire » parce que les gaz sont légers et circulent librement dans et hors de nos poumons, a déclaré Franklin. « Mais imaginez essayer de respirer un liquide visqueux d’avant en arrière. » L’eau contient également environ 200 fois moins d’oxygène qu’un volume d’air égal, de sorte que les tortues doivent en pomper davantage pour obtenir la même quantité d’oxygène, a-t-il ajouté.

Il y a aussi un autre coût à la respiration cloacale. Lorsque l’oxygène se diffuse à travers la peau des bourses et dans la circulation sanguine, les ions sodium et chlorure (particules chargées) à l’intérieur des papilles, qui sont essentiels au fonctionnement des cellules, diffusent en sens inverse dans l’eau, ce qui empêche les cellules de fonctionner correctement . Pour contrer cela, les tortues ont mis au point des pompes spéciales qui aspirent les ions perdus dans les cellules pour maintenir des niveaux d’ions normaux. Ce processus, connu sous le nom d’osmorégulation, nécessite une énergie supplémentaire, réduisant ainsi davantage le gain net d’énergie de la respiration cloacale.

Coincé sous la glace

Il existe également environ six ou sept espèces de tortues d’eau douce en hibernation en Amérique du Nord qui sont capables d’une forme plus limitée de respiration cloacale. Ces espèces, comme la tortue mouchetée (Emydoidea blandingii), passent des mois piégés sous les couches de glace qui recouvrent les étangs pendant l’hiver. Certaines de ces tortues sont sous la glace pendant plus de 100 jours sans pouvoir prendre une seule bouffée d’air, a déclaré Jackie Litzgus, écologiste de la faune à l’Université Laurentienne en Ontario. Au lieu de cela, ces tortues peuvent également absorber de l’oxygène par les bourses, ainsi qu’en se gargarisant d’eau dans la gorge, ce qui est connu sous le nom de pompage buccal, a déclaré Litzgus.

Cependant, la respiration cloacale des tortues en hibernation est beaucoup moins complexe que ce dont les tortues de rivière sont capables, a déclaré Franklin. Au lieu de pomper activement de l’eau dans leurs bourses comme le font leurs parents vivant dans les rivières, les tortues en hibernation absorbent de l’oxygène qui se diffuse passivement à travers la peau dans les bourses. Ce processus ressemble plus à la respiration cutanée – lorsque l’oxygène se diffuse à travers la peau d’un animal, ce qui se produit chez les amphibiens, les reptiles et, dans une capacité limitée, certains mammifères, y compris les humains.

Les tortues en hibernation s’en sortent avec cette forme passive de respiration cloacale car elles ont un taux métabolique très réduit, ce qui signifie qu’elles ont besoin de moins d’énergie et donc de moins d’oxygène. Lorsqu’elles sont sous la glace, ces tortues ne bougent pas beaucoup, gardent leur température corporelle proche du point de congélation et peuvent passer à la respiration anaérobie – un dernier recours pour créer de l’énergie sans oxygène – lorsqu’elles manquent d’oxygène, a déclaré Litzgus.