Les premières radiographies de l’alimentation des grenouilles montrent comment elles consomment leurs proies

L’expression « avaler sa langue » existe depuis au moins les années 1880 et a été réutilisée dans plusieurs langues pour signifier tout, du silence à un sentiment général de peur. Bien qu’il soit anatomiquement impossible pour un humain d’avaler sa langue, un nouvelle étude montre que les crapauds de canne (Rhinella marina) réalisent cet exploit à chaque fois qu’ils mangent.

Les auteurs ont utilisé la vidéographie aux rayons X pour étudier le comportement alimentaire des crapauds, donnant un premier aperçu de ce que les grenouilles font de la nourriture une fois qu’elle est en sécurité dans leur bouche. Selon leurs résultats, les crapauds de canne avalent leurs proies à l’aide d’un système complexe de poulies de cartilage et de muscles qui se déplace si loin dans leur gorge qu’il bute contre leur cœur.

« Nous en savons beaucoup sur la façon dont les grenouilles étendent leur langue et sur la façon dont elle adhère à leur proie, mais avant cette étude, tout ce qui se passe après qu’elles ont fermé la bouche était un mystère », a déclaré l’auteure principale Rachel Keeffe, qui a terminé la recherche tout en prépare son doctorat au département de biologie de l’Université de Floride.

Dès 1827, les naturalistes étaient fascinés par les habitudes alimentaires des amphibiens. Mais les grenouilles capturent et consomment leurs proies à une vitesse fulgurante, si rapide qu’il est presque impossible pour l’œil humain de suivre leurs mouvements. Ce n’est qu’avec le développement de la vidéo à haute vitesse au milieu du XXe siècle que les scientifiques ont pu observer directement la façon dont les langues de grenouille se déroulent comme une corne de fête et enveloppent leurs malheureuses cibles dans une étreinte adhésive.

Même alors, les scientifiques ne pouvaient que deviner comment ils avalaient leur nourriture. Certains ont émis l’hypothèse que les grenouilles utilisaient leur langue pour déposer directement de la nourriture dans leur gorge, tandis que d’autres ont suggéré qu’elles poussaient la nourriture en fermant les yeux. Mais aucune de ces idées initiales ne pouvait expliquer les structures étranges découvertes par les chercheurs dans la bouche des grenouilles lors des dissections.

De nombreuses espèces de grenouilles ont deux ensembles de dents en forme de crocs sur le toit de leur bouche, et les crapauds édentés ont des crêtes le long de leur palais supérieur ressemblant à une planche à laver. Les amphibiens ont également une plaque cartilagineuse appelée hyoïde, qui a des boucles et des dents attachées aux muscles et que Keeffe compare à une marionnette. La plaque hyoïde repose sur le sol de leur bouche et sa fonction concernant la capacité des grenouilles à avaler des proies était entièrement inconnue.

Pour découvrir comment les grenouilles manipulaient leur nourriture, Keeffe et ses collègues ont attaché des perles métalliques à des points clés de la bouche des crapauds de canne, Rhinella marina. Pouvant atteindre jusqu’à six pouces de longueur, les crapauds de canne sont l’une des plus grandes espèces de grenouilles, ce qui en fait le spécimen parfait pour observer les mouvements rapides et minutieux qu’ils font lorsqu’ils mangent.

Après avoir placé les crapauds dans une boîte d’observation claire, Keeffe les a nourris d’un flux constant de grillons tout en les filmant avec une vidéographie à rayons X. Un premier examen des vidéos résultantes a révélé un mécanisme différent de tout ce à quoi ils s’attendaient.

« Nous n’étions pas sûrs de ce qui se passait au début », a déclaré Keeffe. « Tout le plancher de la bouche a été tiré vers l’arrière dans la gorge et la langue avec. »

Keeffe a passé des mois à reconstruire méticuleusement les mouvements en animations 3D pour déterminer exactement comment l’appareil fonctionnait. Elle a ensuite illustré un jeu par jeu précis à partir des images fixes, en commençant au moment où chaque grillon est sélectionné et enroulé dans la bouche.

Une fois que la langue a atteint sa pleine extension, l’os hyoïde se rétracte dans la gorge. La langue, qui est directement attachée à l’os hyoïde, est ensuite renvoyée dans la bouche. On ne sait pas jusqu’où l’os hyoïde peut reculer parce que son chemin est bloqué par le cœur de la grenouille, contre lequel il glisse quelques millisecondes avant que la langue et les proies attachées ne s’écrasent dans le coussin cartilagineux, a expliqué Keeffe.

Bien que le crapaud ait réussi à attraper sa proie à ce stade, il est toujours confronté au problème de devoir déloger l’insecte commotionné de sa langue collante. Il le fait lors de la dernière étape d’alimentation, que les auteurs ont surnommée l’ascension dorsale hyoïde.

« L’os hyoïde se soulève et presse la langue contre le toit de la bouche, après quoi il avance, raclant essentiellement la nourriture dans l’œsophage. »

Le mouvement final d’ascension et de grattage peut expliquer la présence de crêtes et de crocs sur le palais supérieur de certaines grenouilles, a déclaré Keeffe. « Si c’est ce que font toutes les grenouilles, alors ces structures jouent certainement un rôle dans la déglutition. »

L’ensemble du processus, du début à la fin, prend moins de deux secondes, et la majeure partie de ce temps est consacrée au repositionnement de la langue et de l’os hyoïde après la déglutition.

Il existe une incroyable diversité de mécanismes d’alimentation parmi les 7 000 espèces de grenouilles connues, allant des langues de projectiles des crapauds à l’alimentation par succion des grenouilles pipides aquatiques. Keeffe dit que la prochaine étape évidente serait une étude comparative entre différentes espèces pour voir si le comportement alimentaire des crapauds de canne est la règle plutôt que l’exception.

Les auteurs ont publié leur étude dans la revue Biologie Organique Intégrative.

Richard Blob de l’Université Clemson, David Blackburn du Florida Museum of Natural History et Christopher Mayerl de l’Université Northern Arizona étaient co-auteurs de l’étude.