Les mammifères ont un pharynx, ou gorge, qui commence à l’arrière du nez et se termine sous l’arrière de la bouche. Bien que le pharynx soit un tube unique, il mène à deux tubes distincts : la trachée, par laquelle l’air atteint les poumons, et l’œsophage, par lequel les aliments atteignent l’estomac. La séparation des voies respiratoires et digestives à la base du pharynx est essentielle à la survie ; l’air doit être dirigé du pharynx vers les poumons, mais la nourriture doit être dirigée vers l’estomac et ne doit pas pénétrer dans les poumons.
Cette disposition anatomique pose des problèmes aux mammifères, qui doivent éviter d’inhaler leur nourriture lorsqu’ils tentent de l’avaler. Ceci est la cause d’un étouffement et peut être mortel. La situation est encore plus compliquée pour les baleines à fanons, qui se nourrissent sous l’eau. Ils ouvrent grand la bouche et se jettent à travers un banc de poissons ou de petits invertébrés, attrapant de nombreuses petites proies ainsi que des milliers de litres d’eau qui ne doivent pas couler dans la trachée.
Des chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique à Vancouver ont récemment publié une étude montrant comment les baleines à fanons, également connues sous le nom de rorquals, parviennent à séparer les voies respiratoires et digestives pendant que leur bouche subit ces forces physiques extrêmes. Ils ont identifié un mécanisme anatomique qui protège les voies respiratoires de la baleine lorsque des tonnes d’eau jaillissent dans sa bouche – ils appellent cette région bulbeuse du palais mou le « bouchon buccal ».
« Nous avons découvert une structure chez les rorquals communs, qui existe probablement chez toutes les baleines qui se nourrissent en fente, ou rorquals », a déclaré Kelsey Gil du département de zoologie de l’UBC. « Nous l’avons appelé « bouchon buccal » et avons constaté qu’il bloque le canal entre la bouche et le pharynx. Cela signifie que lorsqu’une baleine se jette, l’entrée du pharynx et donc des voies respiratoires est protégée.
Bien que les mécanismes de l’alimentation en fente des baleines soient bien compris, on ne savait pas grand-chose sur la façon dont les proies telles que le krill sont manipulées et avalées après une fente. De plus, l’anatomie générale du larynx était également bien connue. Il s’agit d’un organe creux dans les voies respiratoires supérieures qui abrite également les cordes vocales et qui a été étudié en relation avec les vocalisations des baleines. Cependant, on ne savait pas grand-chose de la structure du reste du pharynx, la jonction critique entre les voies respiratoire et digestive.
« Il est impossible d’étudier cela chez une baleine vivante, c’est pourquoi nous nous appuyons sur les tissus de baleines décédées et utilisons la morphologie fonctionnelle pour évaluer la relation entre une structure et sa fonction », a déclaré Gil.
En examinant et en disséquant des rorquals communs adultes et fœtaux, les chercheurs ont découvert qu’une structure musculo-graisseuse, le bouchon buccal, scelle l’arrière de la bouche et du pharynx lorsque les baleines se nourrissent. Ils ont manipulé les différentes structures pour voir comment elles pouvaient se déplacer. Ils ont également examiné la direction des fibres musculaires pour comprendre comment elles bougeraient lorsque les muscles se contractaient et se raccourcissaient.
« Le bouchon buccal fait partie du palais mou, donc simplement en considérant l’anatomie globale, il n’y a qu’une seule direction dans laquelle il doit bouger », a expliqué Gil. « Lorsque le bouchon buccal se déplace vers l’arrière et vers le haut pour bloquer les cavités nasales, cela signifie qu’aucune autre structure ne peut se trouver au même endroit sous les cavités nasales. Cela nous a obligé à examiner ensuite le larynx, car c’est à cet endroit que l’on s’attendrait à voir le larynx lors de la respiration, mais il ne peut pas être dans cette position lors de la déglutition.
Lors de la déglutition, le bouchon buccal est soulevé, ce qui permet aux aliments de passer de la bouche au pharynx. Dans le même temps, le bouchon surélevé protège les voies respiratoires supérieures de la pénétration des aliments. Le larynx est positionné au fond du pharynx, là où les cartilages laryngés se referment pour le protéger. Un sac musculaire attaché au bas du larynx est poussé vers le haut dans la cavité laryngée pour bloquer complètement les voies respiratoires inférieures.
Les résultats, publiés dans la revue Biologie actuelle, montrent également que le pharynx des rorquals communs – et probablement de tous les rorquals – ne peut être utilisé que par le tube respiratoire ou digestif à la fois. Cela évite aux animaux de s’étouffer pendant qu’ils se nourrissent.
Selon les chercheurs, aucune structure telle que le bouchon buccal n’a été signalée chez d’autres animaux. « Il y a très peu d’animaux dotés de poumons qui se nourrissent en engloutissant des proies et de l’eau, donc le bouchon buccal est probablement une structure de protection spécifique aux rorquals qui est nécessaire pour permettre l’alimentation en fente », a déclaré Gil.
Les auteurs de l’étude concluent que ces adaptations visant à faciliter la déglutition chez les baleines se nourrissant en fente ont constitué un développement essentiel dans l’évolution de la grande taille corporelle. On pense que la plus grande espèce animale ayant jamais vécu est la baleine bleue, qui se nourrit précisément de cette façon.
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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur
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