Les derniers stades de la grossesse peuvent rendre la vie difficile car le fœtus appuie contre le diaphragme, ce qui rend la respiration difficile. Mais les serpents qui resserrent leurs victimes avant de les avaler entières doivent surmonter les défis de la respiration alors que leurs poumons sont restreints chaque fois qu’ils dînent. « Sans diaphragme, ils dépendent entièrement des mouvements de leurs côtes », explique John Capano (Brown University), ajoutant que les premiers ancêtres des serpents doivent avoir surmonté le défi de respirer tout en pressant et en digérant le dîner.
Mais il n’était pas clair comment les serpents modernes se sauvent de la suffocation tout en resserrant leurs victimes. Une possibilité était que les animaux ajustent la région de la cage thoracique qu’ils utilisent pour inhaler, selon qu’ils se reposent, étranglent un animal ou digèrent. Pourtant, personne n’avait surveillé en détail les schémas respiratoires des serpents en train de maîtriser leur dîner pour vérifier si les animaux peuvent ajuster la section de la cage thoracique qu’ils utilisent.
Ainsi, Capano et Elizabeth Brainerd (Brown University) ont fixé un brassard de tensiomètre autour des côtes des boas constricteurs pour limiter leurs mouvements et ont découvert que les reptiles sinueux utilisent différentes sections de la cage thoracique pour respirer lorsque leurs côtes sont resserrées. Ils ont découvert que la partie postérieure du poumon fonctionne comme un soufflet, aspirant de l’air dans le poumon lorsque les côtes plus en avant ne peuvent plus bouger parce qu’elles serrent la proie à mort, et ont publié leur découverte dans Journal de biologie expérimentale.
Capano a attaché de minuscules marqueurs métalliques à deux côtes de chaque reptile – une au tiers du corps du serpent et une autre à mi-chemin – pour visualiser comment les côtes se déplaçaient à l’aide de rayons X. Il a ensuite positionné un brassard de tensiomètre sur les côtes dans les deux régions, augmentant progressivement la pression pour les immobiliser. « Soit les animaux ne se sont pas souciés de la manchette, soit ils sont devenus défensifs et ont sifflé pour essayer de faire partir le chercheur », se souvient Capano, expliquant que les reptiles remplissent vraiment leurs poumons lorsqu’ils sifflent. « Ce fut l’occasion de mesurer certaines des plus grandes respirations que prennent les serpents », dit-il.
En reconstituant les mouvements des côtes des boa constrictors, il était clair que les animaux étaient capables de contrôler indépendamment les mouvements des côtes dans différentes parties de la cage thoracique. Lorsque les boa constrictors étaient saisis par le brassard de tensiomètre au tiers du corps, les animaux respiraient en utilisant les côtes plus en arrière, en balançant les côtes vers l’arrière tout en les basculant pour aspirer l’air dans les poumons. Cependant, lorsque les côtes vers l’arrière du poumon étaient resserrées, les serpents respiraient en utilisant les côtes plus proches de la tête. En fait, les côtes à l’extrémité du poumon ne bougeaient que lorsque les côtes avant étaient saisies, aspirant l’air profondément dans la région, même si elle a un mauvais apport sanguin et ne fournit pas d’oxygène au corps. L’extrémité du poumon se comportait comme un soufflet, aspirant l’air à travers la partie avant du poumon lorsqu’il ne pouvait plus respirer par lui-même.
De plus, Capano, Scott Boback et Charles Zwemer (tous deux du Dickinson College), ont filmé et enregistré les signaux nerveux contrôlant les muscles des côtes lorsqu’ils étaient resserrés par le brassard de tensiomètre, tandis que Boback a également filmé un serpent avec une GoPro pendant qu’il dînait, révélant que les côtes n’étaient pas simplement maintenues immobiles. Il n’y avait pas de signaux nerveux dans les muscles resserrés ; les serpents étaient passés à la respiration en activant un ensemble différent de côtes plus loin le long du corps.
Comme maîtriser et digérer une victime est l’une des choses les plus énergiques que ces serpents puissent faire, il était probablement essentiel qu’ils développent la capacité d’ajuster leur respiration avant d’adopter leur nouveau mode de vie gênant les côtes pour s’assurer qu’ils ne s’étouffent pas eux-mêmes.
John G. Capano et al, Ventilation pulmonaire modulaire chez Boa constrictor, Journal de biologie expérimentale (2022). DOI : 10.1242/jeb.243119