L'anatomie du dauphin
Les
cétacés, étant des mammifères marins, possèdent de nombreux points communs
anatomiques avec les autres mammifères. En effet, leurs progénitures se
développent dans le placenta de la femelle, qui a des glandes mammaires et
allaite ses petits. Les cétacés sont dotés d'un cœur à quatre cavités et une
respiration pulmonaire.
Le corps des dauphins est plus ou moins cylindrique. Il est composé d'une couche de cellules adipeuses isolante et est propulsé par une nageoire caudale ("queue"). Sa grande capacité respiratoire, est l'une de ses caractéristiques remarquables, tout comme sa peau qui présente la faculté de supprimer les turbulences lors de la nage, ainsi que la possibilité de cicatriser très rapidement. De plus, leurs organes sexuels et leurs mamelles internes sont parfois logés dans des replis cutanés, ce qui les protègent des frottements.
Le corps des dauphins est plus ou moins cylindrique. Il est composé d'une couche de cellules adipeuses isolante et est propulsé par une nageoire caudale ("queue"). Sa grande capacité respiratoire, est l'une de ses caractéristiques remarquables, tout comme sa peau qui présente la faculté de supprimer les turbulences lors de la nage, ainsi que la possibilité de cicatriser très rapidement. De plus, leurs organes sexuels et leurs mamelles internes sont parfois logés dans des replis cutanés, ce qui les protègent des frottements.
Ses nageoires
Les mammifères aquatiques possèdent trois types de nageoires : les 2 nageoires pectorales, la dorsale et la caudale.
Le
dauphin, comme de nombreuses autres espèces de cétacés, est pourvue d'une
nageoire pectorale de chaque côté de son corps. Celles-ci lui servent à se
diriger dans les fonds marins et lui permettent une stabilisation générale
lorsqu'il nage. Ces nageoires sont souvent plus développées chez les dauphins
de rivière que chez les autres espèces. En effet, ceux-ci évoluant dans des
espaces restreints, les sollicitent plus puisqu’ils doivent changer plus
fréquemment de direction.
Au cours de l'évolution, les pattes de l'ancêtre du dauphin sont devenues des nageoires. Ceci est confirmé par la découverte de vestiges d'os à l'emplacement des nageoires pectorales, ce qui en fait des palettes natatoires.
Au cours de l'évolution, les pattes de l'ancêtre du dauphin sont devenues des nageoires. Ceci est confirmé par la découverte de vestiges d'os à l'emplacement des nageoires pectorales, ce qui en fait des palettes natatoires.
Afin d'assurer sa propulsion dans l'eau, le dauphin dispose d'une nageoire caudale formée d'un épais repli de peau située au bout de sa colonne vertébrale. Celle-ci ne correspond donc pas à une évolution d'anciennes pattes arrières. Elle est sur un plan horizontal, c'est à dire que, contrairement à celle des poissons qui bouge de gauche à droite, sa nageoire se déplace de haut en bas.
Enfin,
l'une des particularités de ce cétacé, est qu'il bénéficie d'une
nageoire dorsale. Elle est située au milieu de son dos, et peut être
triangulaire, falciforme (de la forme d'une faucille) ou arrondie.
Les scientifiques ne lui ont pas trouver d’utilité spécifique. En effet, la piste d’un avantage physiologique a été écartée en raison d’une absence d’os, de muscle et d’organe interne. Cependant l’aspect hydrodynamique de cette nageoire est retenue, les chercheurs pensent qu'elle l’aiderait à se stabiliser d'avantage.
Ainsi, certaines espèces de dauphins ne possèdent pas cette nageoire.
Le mystère reste entier comme pour beaucoup de choses chez ce mammifère.
Les scientifiques ne lui ont pas trouver d’utilité spécifique. En effet, la piste d’un avantage physiologique a été écartée en raison d’une absence d’os, de muscle et d’organe interne. Cependant l’aspect hydrodynamique de cette nageoire est retenue, les chercheurs pensent qu'elle l’aiderait à se stabiliser d'avantage.
Ainsi, certaines espèces de dauphins ne possèdent pas cette nageoire.
Le mystère reste entier comme pour beaucoup de choses chez ce mammifère.
Sa peau
Au
cours de l'évolution, la peau douce et lisse des dauphins a
acquis d'étonnantes propriétés. Celle-ci joue un rôle
primordial pour l'hydrodynamisme de l'animal en lui permettant
d’amoindrir les turbulences dues à sa vitesse, qui peut dépasser
45 km/h. Cette faculté est le résultat de la structure spongieuse
de sa surface cutanée constituée de 80% d'eau.
Des examens microscopiques ont été réalisés sur la peau des cétacés. Cela nous a permis de constater que celle-ci avait une structure particulière. L'épiderme est fin, lisse et élastique. Le derme, souple, est formé de papilles et de canaux richement innervés capables, selon les besoins, d'entrer ou non en turgescence (gonflement d'une cellule par pénétration d'eau à l'intérieur). Nous trouvons ensuite une large couche adipeuse (graisseuse) permettant aux dauphins de remonter à la surface, en agissant tel un système de flottabilité, et qui les protège de la froideur des eaux profondes. La température de son corps est donc indépendante de celle du milieu extérieur. En effet, le dauphin est un animal à sang chaud, sa température est constante entre 35° et 37°Celsius. On dit qu'il est homéotherme. Il évacue la chaleur par ses nageoires. Enfin, nous trouvons les muscles. |
Cet
ensemble, qui forme des microplis de l'épiderme, a une géométrie variable.
La structure interne de la peau peut s'adapter de façon à réduire les résistances dues aux turbulences causées par le déplacement de leur corps dans l'eau lorsqu'ils atteignent une certaine vitesse. Le frottement entre la peau et l'eau entraine la création de quelques molécules d'eau.
Celles-ci entrent en collision avec d'autres et rebondissent dans des directions aléatoires. Elles pénètrent dans les flux adjacents provoquant une turbulence qui va en s'élargissant et qui augmente la traînée (force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz).
Ainsi, à faible vitesse, l'écoulement de l'eau sur la peau se fait de manière ordonnée, dite laminaire. Lorsque la vitesse de l'animal augmente et que les turbulences apparaissent, ces dernières sont absorbées grâce à des micro-déformations. Les forces de frottement de l'eau qui s'exercent sur la peau nue du dauphin sont donc réduites au minimum.
De plus, l'épiderme des cétacés sécrète des gouttelettes d'huile qui la lubrifie. Cela permet un meilleur écoulement de l'eau et accroît la pénétration de l'animal dans le milieu marin. Aussi, profitant de leur besoin de respirer, les dauphins, tout en se déplaçant, sautent en surface car la résistance y est moins élevée.
Son hydrodynamisme (fait d'être conforme aux lois établies par l'hydrodynamique, partie de la mécanique des fluides qui étudie les lois régissant leurs mouvements et les résistances qu'ils opposent aux corps qui se meuvent par rapport à eux) augmente par la même occasion.
La structure interne de la peau peut s'adapter de façon à réduire les résistances dues aux turbulences causées par le déplacement de leur corps dans l'eau lorsqu'ils atteignent une certaine vitesse. Le frottement entre la peau et l'eau entraine la création de quelques molécules d'eau.
Celles-ci entrent en collision avec d'autres et rebondissent dans des directions aléatoires. Elles pénètrent dans les flux adjacents provoquant une turbulence qui va en s'élargissant et qui augmente la traînée (force qui s'oppose au mouvement d'un corps dans un liquide ou un gaz).
Ainsi, à faible vitesse, l'écoulement de l'eau sur la peau se fait de manière ordonnée, dite laminaire. Lorsque la vitesse de l'animal augmente et que les turbulences apparaissent, ces dernières sont absorbées grâce à des micro-déformations. Les forces de frottement de l'eau qui s'exercent sur la peau nue du dauphin sont donc réduites au minimum.
De plus, l'épiderme des cétacés sécrète des gouttelettes d'huile qui la lubrifie. Cela permet un meilleur écoulement de l'eau et accroît la pénétration de l'animal dans le milieu marin. Aussi, profitant de leur besoin de respirer, les dauphins, tout en se déplaçant, sautent en surface car la résistance y est moins élevée.
Son hydrodynamisme (fait d'être conforme aux lois établies par l'hydrodynamique, partie de la mécanique des fluides qui étudie les lois régissant leurs mouvements et les résistances qu'ils opposent aux corps qui se meuvent par rapport à eux) augmente par la même occasion.
La capacité de
cicatrisation de la peau des dauphins a surtout été observée en captivité. Les dauphins
possèdent un système immunitaire semblable à celui des mammifères terrestres.
Or, les études ont démontré que lors d'une blessure importante, celle-ci ne s'infecte pas malgré l'exposition à de nombreux pathogènes dans l'eau. La réaction des cétacés à la douleur n'est pas visible et peut même être inexistante. En effet son comportement reste inchangé ; encore un différence notable par rapport à un mammifère terrestre qui, lors d'une blessure de cette ampleur, modifierait son comportement et ses habitudes alimentaires durant quelques semaines. |
Nous avons également observé que la blessure ne saignait quasiment pas. Pour une plaie présente sur une partie du corps ne nécessitant pas une forte irrigation, l'animal, par un acte volontaire, ferme les flux sanguins alimentant les tissus blessés, tout comme pour le réflexe de plongée. Ainsi, la faiblesse du dauphin sera moindre, puisqu'il ne perdra que très peu de sang.
La cicatrisation
spectaculaire de la peau de ces mammifères marins peut s'expliquer
par la présence de molécules antibactériennes et antimicrobiennes
dans la couche adipeuse de leur peau.
Ainsi, l'épaisse couche de cellules graisseuses présente dans la structure cutanée des dauphins ne sert pas qu'à l'isolation thermique de son corps ; elle contient des organohalogènes (composés organiques contenant un atome de fluor, de chlore, de brome ou d'iode), connus pour leurs propriétés antimicrobiennes et antibiotiques.
De plus, il a été découvert que ces cellules adipeuses profondes sont enrichies en acide isovalérique.
Une étude menée précédemment sur les Pseudoalteromonas haloplanktis (microorganismes marins) a démontré que cet acide gras agit contre diverses bactéries responsables des infections que pourraient subir les mammifères marins. Ce serait donc la libération de cet acide isovalérique dans les tissus lésés lors d'une blessure qui empêcherait la multiplication de nombreuses bactéries.
Cette cicatrisation remarquable permet au dauphin, en seulement quelques semaines, de remplacer intégralement les tissus manquants d'une plaie béante sans modifier la forme initiale de leur corps. Cette capacité serait due à des cellules souches communes à quelques amphibiens qui ont la faculté de remplacer certains de leurs membres. Cette dernière découverte serait très utile aux êtres humains afin d’envisager la reconstruction de tissus lors de graves lésions.
Cette couche adipeuse est le seul composant qui différencie la peau des dauphins à celle des autres mammifères marins.
Ainsi, l'épaisse couche de cellules graisseuses présente dans la structure cutanée des dauphins ne sert pas qu'à l'isolation thermique de son corps ; elle contient des organohalogènes (composés organiques contenant un atome de fluor, de chlore, de brome ou d'iode), connus pour leurs propriétés antimicrobiennes et antibiotiques.
De plus, il a été découvert que ces cellules adipeuses profondes sont enrichies en acide isovalérique.
Une étude menée précédemment sur les Pseudoalteromonas haloplanktis (microorganismes marins) a démontré que cet acide gras agit contre diverses bactéries responsables des infections que pourraient subir les mammifères marins. Ce serait donc la libération de cet acide isovalérique dans les tissus lésés lors d'une blessure qui empêcherait la multiplication de nombreuses bactéries.
Cette cicatrisation remarquable permet au dauphin, en seulement quelques semaines, de remplacer intégralement les tissus manquants d'une plaie béante sans modifier la forme initiale de leur corps. Cette capacité serait due à des cellules souches communes à quelques amphibiens qui ont la faculté de remplacer certains de leurs membres. Cette dernière découverte serait très utile aux êtres humains afin d’envisager la reconstruction de tissus lors de graves lésions.
Cette couche adipeuse est le seul composant qui différencie la peau des dauphins à celle des autres mammifères marins.
Sa respiration
Contrairement aux
autres mammifères, chez les cétacés, la respiration, qui se fait par l'évent,
n'est pas un réflexe inné. Il s'agit seulement d'un acte volontaire de
l'animal. Ceci lui confère un avantage : le réflexe de l'Homme qui
l'oblige à inspirer lorsqu'il est en apnée dès que la concentration en gaz
carbonique de ses cellules dépasse un certain taux et qui provoque sa noyade
n'existe pas chez le dauphin. Malgré le fait que ce dernier ressente le besoin de respirer, car le taux
d'oxygène dans son organisme diminue, il garde le contrôle de sa respiration.
En cas d'apnée prolongée sous l'eau, le dauphin mourra, mais par asphyxie
dû au manque d'oxygène.
L'évent est un
orifice unique formé par la fusion des deux narines, présentent à l'origine
chez les mammifères, qui ont migré sur le sommet du crâne des dauphins (ainsi
que sur d'autres cétacés).
Cette modification a entraîné la disparition de la communication entre l’œsophage et la trachée. Les cétacés ne peuvent donc ni avaler de travers ni respirer par la bouche. L'évent se rend étanche grâce à un système de cavités pneumatiques qui se gonflent d'air inspiré. Ceci est utile lors des plongées afin qu'il ne se remplisse pas d'eau. Lors de son retour à la surface pour expirer, le dauphin expulse l'air en ouvrant son évent (à l'aide de deux muscles dilatateurs) créant un souffle pouvant monter jusqu'à 2 mètres de hauts. |
|
Le rythme
respiratoire du dauphin est lent et irrégulier : en 1 minute, on compte en
moyenne entre 1 et 3 respirations, selon les actions menées
par l'animal. Les dauphins font un meilleur usage de leurs poumons que les Hommes. En effet, ils renouvellent entre 80% et 90% du volume maximale de
leurs poumons à chaque inspiration, tandis que l'être humain, utilise
seulement 10% à 15% de sa capacité pulmonaire lors d'une
respiration, à un rythme normal.
Les dauphins ont un métabolisme (ensemble de réactions chimiques qui se déroulent au sein d'un être vivant) élevé. Ils consomment donc beaucoup d'oxygène. Comme vu précédemment, ces animaux ont la capacité de concentrer leur sang là où ils en ont besoin. Leur volume sanguin atteint 15% du poids total de leur corps contre 7% chez les humains. Ses globules rouges contiennent également plus d'hémoglobines (protéines dont la principale fonction est le transport du dioxygène) que ceux des autres espèces de mammifères. Cela permet une meilleure et plus rapide oxygénation des cellules car chaque centimètre cube de sang d'un dauphin peut transporter plus de dioxygène.
La myoglobine (hémoglobine musculaire), plus dense, facilite le stockage du dioxygène dans les tissus, et explique la couleur rouge très foncée de sa chair.
Les dauphins ont un métabolisme (ensemble de réactions chimiques qui se déroulent au sein d'un être vivant) élevé. Ils consomment donc beaucoup d'oxygène. Comme vu précédemment, ces animaux ont la capacité de concentrer leur sang là où ils en ont besoin. Leur volume sanguin atteint 15% du poids total de leur corps contre 7% chez les humains. Ses globules rouges contiennent également plus d'hémoglobines (protéines dont la principale fonction est le transport du dioxygène) que ceux des autres espèces de mammifères. Cela permet une meilleure et plus rapide oxygénation des cellules car chaque centimètre cube de sang d'un dauphin peut transporter plus de dioxygène.
La myoglobine (hémoglobine musculaire), plus dense, facilite le stockage du dioxygène dans les tissus, et explique la couleur rouge très foncée de sa chair.
Chez les dauphins,
la plongée s'effectue en apnée : la pression de leur réserve d'air est la même que la pression
atmosphérique (1,01325.10^5
Pascal).
Les cétacés, au cours de l’évolution, ont réussi grâce à un taux de myoglobine musculaire très important (protéine qui transporte l’oxygène vers les muscles), à augmenter leur réserve d’oxygène. C'est la raison pour laquelle ils ne connaissent pas les accidents de décompression, puisqu'à cette pression, la formation de bulle d'azote dans le sang n'est pas possible. Cependant, celles-ci peuvent se former chez les plongeurs en scaphandre autonome qui ne respectent pas les paliers de décompression et provoquer des paralysies ou la mort. |
Pendant une immersion, on peut observer un phénomène appelé bradycardie, un ralentissement du rythme cardiaque qui s'ajoute au stockage du dioxygène dans les poumons, muscles, et sang du dauphin, afin que l'apnée soit plus optimisée. Elle est accompagnée d'une vasoconstriction différentielle des vaisseaux (phénomène physiologique responsable de la diminution du calibre des vaisseaux sanguins de façon indépendante) qui arrête pratiquement entièrement la circulation sanguine dans les muscles, qui se contentent de leurs réserves de dioxygène.
Ce sont seulement les organes vitaux tels que le cerveau ou le cœur qui sont continuellement oxygénés. En cas d'apnée prolongée et en profondeur, ces organes sont capables de fonctionner avec un apport réduit, voire nul, en dioxygène.
Ce sont seulement les organes vitaux tels que le cerveau ou le cœur qui sont continuellement oxygénés. En cas d'apnée prolongée et en profondeur, ces organes sont capables de fonctionner avec un apport réduit, voire nul, en dioxygène.
Son squelette
La vie aquatique a
permis le développement d'une ossature allégée et suffisante pour assurer le
soutien du corps du dauphin. C'est pour cette raison que, en cas d'échouement (échouage involontaire),
celui-ci n'a pas la capacité de retourner dans l'eau et reste piégé.
La vie aquatique a entraîné une adaptation des membres antérieurs en nageoires pectorales, la disparition des membres postérieurs, ainsi que la réduction et la soudure des 7 vertèbres cervicales, la tête n'est donc plus mobile ni indépendante par rapport au reste du corps.
La vie aquatique a entraîné une adaptation des membres antérieurs en nageoires pectorales, la disparition des membres postérieurs, ainsi que la réduction et la soudure des 7 vertèbres cervicales, la tête n'est donc plus mobile ni indépendante par rapport au reste du corps.