mardi 25 octobre 2011

Je veux un cœur de crocodile !

Si j’étais finaliste je serais persuadé de la supériorité de mon cœur :
  • Parfaitement cloisonnée (enfin sauf si j’ai un souffle au cœur...) 
  • Hyper efficace (enfin sauf en cas de crise cardiaque)
  • Avec une forme magnifique, à tel point que je la dessinerai partout pour exprimer mes sentiments…
Mais je suis évolutionniste, et bien que mon cœur soit parfaitement adapté à mon mode de vie de chasseur cueilleur sportif (oui je cueille des fruits et j’attrape des poulets dans les étales de mon supermarché et c’est un sport !) – bien qu’il soit adapté donc, j’éprouve une certaine jalousie face à la merveilleuse adaptation du cœur de crocodile que les ouvrage de biologie classique considéreront comme « peu évolué » puisqu’il n’est pas parfaitement cloisonné comme le notre. Typiquement cette forme de cœur sera considérée comme « un intermédiaire entre le cœur cloisonné des oiseaux et celui peu cloisonné des reptiles, dans la série des vertébrés » Beurp… pardon je dois aller vomir…




Le cœur de crocodile
Vue ventrale du cœur de crocodile
Mrh – ça va mieux… Non, effectivement le cœur de crocodile n’est pas cloisonné c'est-à-dire que le sang pauvre en oxygène peut passer dans la circulation générale et ne se rend pas obligatoirement aux poumons pour s’oxygéner comme c’est le cas chez nous.

Il faut savoir qu’il y a deux aortes chez le crocodile : une aorte gauche et une aorte droite. L’aorte gauche peut récupérer le sang du ventricule droit (sang non oxygéné) ou le sang oxygéné en provenance du ventricule gauche via une petite communication entre ces deux aortes : le fameux foramen de la pizza Panizza.

En temps normal la base de l’aorte gauche est fermée et celle-ci reçoit  du sang oxygéné en provenance du ventricule gauche via le foramen de Panizza. Dans cette situation l’apport en dioxygène au reste de l’organisme est maximal.

Mais lorsque l’animal est en plongée (et lorsqu’il digère), le sang désoxygéné du ventricule droit passe dans les aortes droites et gauche (via le foramen). Les poumons ne servant à rien sous l’eau leur irrigation sanguine diminue donc de façon automatique par constriction de l’artère pulmonaire (au niveau de la valve dentée). En première approximation l'ouverture de l'aorte gauche permet simplement de diminuer la résistance à l’écoulement du sang.


[ Le cœur de crocodile in situ, ces photos sont prise lors des opérations chirurgicales décrites plus loin.
Les légendes sont données sur le schéma du cœur de crocodile ci-dessus.
]


A quoi cela peut-il bien servir ?
Pour beaucoup, cette petite communication est un caractère ancestral conservé (plésiomorphe) qui n’est pas adaptatif, en gros « c’est comme ça, c’était déjà là, et ça sert à rien… ». Les seules organismes dont le cœur est parfaitement cloisonné étant des animaux à sang chaud ou "homéothermes" (mammifères et oiseaux). C’est vrai que l’on peut se demander à quoi peu bien servir de mélanger du sang peu oxygéné avec le sang oxygéné nécessaire aux tissus, cela ne fait qu’augmenter la concentration de CO2.

Cependant, tout physiologiste qui se respecte, sait que la concentration du CO2 dans l’organisme permet à l’estomac de produire de l’acide chlorhydrique. Comment ?? De l’acide chlorhydrique !!! Mais c’est dangereux ça ! En fait non, ça permet juste de dénaturer les protéines de la viande et d’activer les enzymes de l’estomac…

Voyons un peu comment une cellule pariétale de l’estomac fabrique cet acide chlorydrique HCl…
Pour faire de l’HCL, il faut du H et du Cl… Bon le Cl on mange plein dans notre Cl sel de table, c’est facile à trouver. Mais le H+ ... les protons, responsables de l’acidité il faut les fabriquer. Pour cela les cellules pariétales utilisent une enzyme : « l’anhydrase carbonique » qui utilise une molécule d’eau et une molécule de CO2 pour fabriquer de l’acide carbonique H2CO3 qui se transforme tout seul en HCO3- (ion bicarbonate) et en H+ ! Bingo on fabrique de l’acide avec du CO2 ! Plus il y a de CO2 dans le sang et plus la cellule pariétale peut fabriquer d’acide chlorhydrique.
[ La production d'HCl par la cellule pariétale ]

Rmq : Outre la raison présentée il d’autres raisons pour expliquer comment un sang riche en CO2 facilite la digestion (paradoxalement cela permet de libérer plus d’oxygène de l’hémoglobine, et cela participe au métabolisme du foie (notamment à la production de glutamine).


Avec du CO2 on digère mieux !

Si vous n’avez pas tout suivi, voici l’idée séduisante qui viens d’émerger : le sang du crocodile grâce au foramen de Panizza apporte une plus grande quantité de CO2 à l’estomac qui produit d’autant plus d’acide chlorhydrique. Cette communication à priori archaïque et inutile serait-elle adaptative ???

Il est temps de soumettre cette idée au feu de l’expérimentation et pour cela les crocos vont passer sur le billard ! Une équipe de scientifiques américains a effet retiré chirurgicalement un morceau de l’aorte gauche évitant ainsi tout passage de sang du ventricule droit (non oxygéné) vers l’aorte restante. Ils ont ensuite mesuré la production d’acide par l’estomac et là, force est de constater que l’hypothèse de départ est validée. De façon complémentaire un os donné à digérer aux animaux opérés sera plus grand que pour le groupe témoin, preuve supplémentaire que la digestion est plus efficace avec cette communication sanguine.
[ Production d'acide gastrique chez les crocodiles témoins (fausse opération) en vert et chez les crocodile ne possédant pas de communication entre les deux types de sang, en jaune. ]

Bref le foramen de Panizza permet une digestion plus efficace et plus rapide, notamment lorsque la température est élevée. De quoi conférer un certain avantage, la digestion rapidement achevée, le crocodile peut repartir en chasse plus souvent. Pour un cœur archaïque c’est plutôt pas mal non ?

Vous comprenez désormais cette jalousie qui m’anime lorsque je vois ces documentaires animaliers où un crocodile dévore un gnou entier. D’un coup j’ai l’impression qu’un gouffre c’est ouvert et que je ne suis plus le sommet de l’évolution. Prisonnier de ma condition d’animal à sang chaud, je dois fournir tant de dioxygène et de nutriments à mon organisme qu’il me faut me un cœur cloisonné et des repas réguliers, tandis que le ventre léger d’autres avalent leur poids en viande et sont tranquilles pour quelques semaines… le monde est injuste !
The Right‐to‐Left Shunt of Crocodilians Serves Digestion
C. G. Farmer, T. J. Uriona, D. B. Olsen, M. Steenblik and K. Sanders
Physiological and Biochemical Zoology
Vol. 81, No. 2 (March/April 2008), pp. 125-137
http://www.jstor.org/stable/10.1086/524150

Version vulgarisée en anglais : http://news.sciencemag.org/sciencenow/2008/02/06-01.html

D'autres études sur le même thème: 
http://jeb.biologists.org/content/213/15/2673.full
http://jeb.biologists.org/content/212/21/3553.full

4 commentaires:

Anonyme a dit…

Aucune veine sur le schéma, à cause de ça j’ai eu du mal à comprendre (je ne suis pas très à l’aise en anatomie !)...

Tu ne t’attardes pas sur le caractère adaptatif en ce qui concerne la plongée. Il faut que le croco se débrouille avec ce qu’il a d’oxygène dans le sang, jusqu’à refaire surface. Dans ce contexte, le dispositif décrit permet d’augmenter le débit de sang et mieux oxygéner les muscles et le cerveau, non ? Est-ce que les crocos opérés ont été soumis à des épreuves de plongée ?

Anonyme a dit…

« un gouffre S’est ouvert » ;)
Bel article, sinon =).

JPC a dit…

Oui, l'anatomie est déjà complexe rien qu'avec les artères mais avec les veines je pense que ça devient carrément illisible !

En ce qui concerne la plongée je n'ai pas vu dans l'étude de test de plongée. Il faut voir des études précédentes: Axelsson 1996 et Franklin 2000.

Pour la plongée on observe deux choses :le shunt de la petite circulation pulmonaire (par fermeture de la valve dentée) et le passage du sang via le foramen de panizza suite à l'augmentation de la pression dans le ventricule droit.

La plupart des livres mentionnent que l'avantage adaptatif de ce shunt n'est pas clair. Je pense qu'il permet de repartir différemment les masses sanguines mais cela n'augmente pas pour autant la quantité maximale d'O2 présente dans le sang (sauf si les poumons consomment beaucoup d'O2 ?).
Peut-être que le CO2 produit par les muscle qui constitue le signal de remontée lors d'une apnée se trouve ainsi dilué et permet au crocodile de plongée plus longtemps en augmentant juste la dette d'O2...

(Je pense à ça à cause du phoque, qui lors d'une plongée diminue l'afflux sanguin aux muscles qui font alors le fermentation lactique. Avec 2 intérêts à cela: 1- une faible consommation d'O2 qui est réservé au cerveau 2- cela évite de drainer le sang des muscles qui est riche en CO2 lequel constitue le signal de remontée).

Bon à réfléchir...
Des infos ici (R. Gilles p126): http://books.google.com/books?id=mK-GSuHEkw0C&lpg=PA126&ots=AkPcKTHdsn&dq=foramen%20panizza%20plong%C3%A9e&hl=fr&pg=PA126#v=onepage&q&f=false

Hans a dit…

M. Colin bonjour

Je viens de rédigé un article consacré au cœur des crocodiliens et je me suis permis de vous citez sachant que votre présent article expose déjà très bien le fonctionnement du cœur des crocodiliens.

Dans mon article je quelque prend parti (peut-être ne devrais-je pas) pour une théorie selon laquelle le Foramen de Panizza n'est pas un caractère plésiomorphe mais au contraire apomorphe.

J'ignore ce que pensez de cette dernière théorie, en espérant que cela vous intéresse. En tout heureux d'avoir découvert votre blog.

Cordialement

Hans

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