27 octobre 2020 Par admin

Mécanisme de la Thermorégulation du Pigeon (2)

Ce deuxième volet de la régulation se rapporte aux mécanismes mis en jeu lorsque la température du corps risque de s’élever soit lors d’une fourniture exagérée de chaleur provenant de l’une ou l’autre source extérieure, par exemple le soleil, soit lors d’une trop grande production interne de chaleur.
En préambule à ces explications, je désire rappeler aux lecteurs que la graisse est mauvaise conductrice de la chaleur et qu’une couche sous-cutanée importante de graisse est très inconfortable par temps chaud. Un pigeon trop gras ne supporte pas la chaleur, et dans ce cas il ne faut pas s’attendre à le voir en forme, ni à ce qu’il réalise de bonnes prestations sportives. Lors d’une température élevée (interne ou ambiante) nous observons toute une série de réactions:
1. Le plumage devient le plus lisse possible par contraction des petits muscles sous-cutanés; la couche d’air isolante est ainsi fortement réduite de façon à ce que la chaleur interne puisse être évacuée le plus facilement possible vers l’extérieur.
2. En ce qui concerne les vaisseaux sanguins de certaines parties de la peau, il se produit maintenant exactement le contraire de ce que nous avons dit lors de la lutte contre le froid: ils sont dilatés au maximum et le flot sanguin est donc plus important, ce qui contribue à l’évacuation de la chaleur par convection (comparable à la chaleur dégagée par un radiateur de chauffage central). Il faut signaler que les mécanismes 1 et 2 sont d’une importance relativement limitée.
3. L’évaporation d’eau (refroidissement par évaporation) est un mécanisme important pour le refroidissement. Celui-ci se produit à différents niveaux.
a. L’évaporation par la peau (évaporation cutanée ou transpiration).
La présence de plumes ne défavorise pas beaucoup ce mécanisme.
En termes scientifiques, on parle de « perspiratio insensibilis », ce qui veut dire « évaporation imperceptible ». Le qualificatif l’imperceptible » n’est certainement pas correct pour le pigeon: lorsque l’on place un pigeon dans un panier l’on peut après un certain temps sentir nettement la « sueur ». Les colombophiles parlent de « transpiration », ce qui pour eux est un indice de forme. En ce qui concerne ce dernier point: je doute fort que cela soit exact et je n’ai jamais accordé d’importance à ce fait. De toute façon cela n’a rien à voir avec la transpiration. Les oiseaux ne transpirent pas car ils n’ont pas de glandes sudoripares.
La sensation d’humidité du plumage vient du fait que dans un panier il y a peu de circulation d’air; l’atmosphère y est rapidement saturée en vapeurs d’eau (provenant de la peau et également de la respiration, comme nous devons encore le voir).
Tout ceci conduit rapidement à une condensation des vapeurs sur le plumage qui s’humidifie. Lorsque le degré d’humidité s’élève, les échanges de chaleur sont également entravés. Nous pouvons observer ce phénomène dans les paniers de voyage surchargés lorsque le temps est étouffant.
Lorsque les convoyeurs, dans ces conditions, ne prévoient pas une ventilation efficace, cela peut se terminer par une catastrophe. La température dans les paniers s’élève de plus en plus et les pigeons sont de plus en plus incommodés.
Ceci n’est pas dû à un manque d’oxygène ou un excès d’acide carbonique, mais à un manque de circulation (ventilation de l’air). De ce fait les pigeons ne peuvent plus enrayer l’élévation de leur température corporelle, ce qui les conduit à une mort certaine. Jusqu’il y a peu (Rautenberg, 1981), on était convaincu que la perte d’eau au travers de la peau s’accompagnait d’une perte minime de chaleur.
Aujourd’hui les choses se présentent autrement. En 1987, une équipe scientifique d’Israël a effectué des recherches dans ce domaine, avec, il est vrai, pour sujet le pigeon biset, l’ancêtre de notre pigeon voyageur. Mais puisqu’il n’existe pas de différences physiologiques entre les deux oiseaux, je ne vois aucune raison de ne pas extrapoler les résultats obtenus sur l’un à l’autre. Les conclusions de cette étude peuvent être ainsi résumées. Les pigeons sont capables de supporter des températures ambiantes élevées (par exemple 60° C) pendant un temps assez long (environ 270 minutes) et de maintenir dans ces conditions leur température corporelle stable exclusivement au moyen d’une évaporation cutanée d’eau importante et sans faire appel à d’autres mécanismes supplémentaires, comme l’halètement.
b. La respiration constitue une seconde façon d’évacuer de la chaleur par évaporation d’eau: l’air inspiré se sature en vapeurs d’eau; lors de l’expiration cette vapeur est expulsée et beaucoup de chaleur est ainsi perdue, même lorsque le pigeon est au repos. Mais lorsque la température extérieure s’élève aux environs de 40° C alors un phénomène particulier intervient: le pigeon commence par haleter (polypnée): la fréquence respiratoire augmente jusqu’à 600 à 700 cycles par minute et se fait superficiellement. Dans ce cas, le mouvement de l’air est violent et est limité aux parties antérieures de l’appareil respiratoire (les poumons n’y participent pas), ce qui laisse la possibilité au corps d’évacuer beaucoup de chaleur par évaporation. D’autre part, le fait que les mouvements de l’air restent superficiels, a pour conséquence que la composition des gaz dans les poumons (et donc également dans le sang) reste inchangée. Cela est surtout important au niveau de l’acide carbonique: ce gaz doit toujours être présent à une certaine concentration pour permettre les mouvements respiratoires (par excitation du centre de la respiration).
Parfois la polypnée peut être accompagnée d’une vibration rapide du plancher de la cavité buccale. Par ce mécanisme une quantité supplémentaire d’air est réchauffée et par conséquent un refroidissement plus important de l’organisme a lieu. A propos de l’importance relative des différents mécanismes de refroidissement, chez un pigeon au repos, j’ai été très prudent car vu l’état actuel des connaissances scientifiques il ne me paraît pas possible de donner des pourcentages.
D’ailleurs depuis peu les choses sont vues d’une tout autre manière. Il y a quelques années, l’on considérait que le refroidissement par évaporation était un mécanisme dominant, il a été maintenant démontré que les rôles sont inversés. Cela ne se produit pas au repos mais lors du vol. Je fais référence à une série de travaux très récents (en 1987 et 1988), surtout de l’équipe du Professeur W. Nachtigall (Université de Saarbrücken) et de l’équipe de L. Martineau et J. Larochelle (Québec, Canada).

Jusqu’à présent nous avons discuté sur ce qui se passe pour un pigeon au repos. Lorsqu’il vole par grosses chaleurs, il est confronté avec une grande difficulté. En effet, pendant le vol, le métabolisme est fortement augmenté, principalement dans les muscles pectoraux (ou il est multiplié par un facteur de ± 10). Suite â cela, la température interne a tendance à s’élever fortement, puisque nous savons que seulement 25% de l’énergie qui est libérée par les cellules musculaires des muscles pectoraux, est convertie en travail et le reste en chaleur. Dès les premières minutes de vol la température corporelle s’élève d’environ 2° Cet se stabilise à ce niveau, donc aux environs de ± 43° C.
Pour obtenir ce résultat, tous les mécanismes de refroidissement doivent entrer en action.
1. Il y a tout d’abord la perte de chaleur grâce à l’évaporation d’eau par les deux mécanismes que nous connaissons déjà et que nous avons vu chez le pigeon au repos.
a) la perte d’eau à travers la peau (transpiration) devient plus importante pendant le vol qu’au repos.
b) intervient également l’évaporation (et donc le refroidissement) le long de l’appareil respiratoire. En effet, pendant le vol on observe une accélération et intensification de la respiration (20 x plus rapide qu’au repos); de cette façon les poumons sont ventilés dans leur entièreté, ce qui a pour résultat une expiration d’une plus grande quantité d’air saturé en vapeur d’eau.
Il faut également considérer que grâce à l’intensité de la respiration, les sacs aériens participent pleinement à la ventilation pulmonaire. Ces extensions pulmonaires augmentent la quantité de vapeurs expulsée et une perte supplémentaire de chaleur.
2. Comme je l’ai déjà dit, il semble, d’après des recherches récentes, que les pertes de chaleur autres que par évaporation sont plus importantes que les pertes par évaporation dont nous venons de discuter.
C’est principalement au niveau
a) des ailes,
b) des pectoraux
et c) des pattes que cela se passe.
a) Au repos (donc avec les ailes repliées), la surfacé supérieure des ailes est exposée à l’air • environnant; la chaleur apportée par les vaisseaux sanguins y est éliminée par convection (voir plus haut rubrique II, 2).
Il n’est pas question ici de grandes quantités de chaleur étant donnée la présence d’une grosse quantité de plumes sur les ailes.
Lors du vol la situation est tout autre. Alors la surface inférieure de l’aile est également exposée; puisque cette partie est relativement peu plumée le flot d’air enlève assez bien de calories.
b) Comme c’est le cas pour l’entièreté de la surface corporelle, il y aura également pertes de chaleur à travers la peau nue des pectoraux, chez un pigeon au repos. Lors du vol, la quantité de chaleur augmente proportionnellement au flux de l’air.
c) Les pattes jouent également un rôle. L’on a sous-estimé jusqu’il y a peu l’importance des pattes (et sûrement la partie sans plumes, soit la partie inférieure des pattes, le pied et les orteils) dans la thermorégulation. Comme il y a, dans les pattes, un réseau important de vaisseaux sanguins, il est facile de comprendre que ces vaisseaux peuvent évacuer de la chaleur, même chez un pigeon au repos (par exemple des pigeons qui prennent un bain de soleil; également après l’atterrissage). Mais pendant le vol, la capacité thermo-régulatrice des pattes connaît une autre dimension. Certains chercheurs sont arrivés à la conclusion que les pattes peuvent évacuer une quantité de chaleur équivalente au tiers de la production totale. Il faut préciser que ce n’est pas une règle générale. En effet, cela dépend principalement de la température ambiante et du degré d’exposition des pattes et des orteils au flux d’air (fig. 1).

Ainsi lors d’expérimentation dans un tunnel de vol, on a montré que lors d’une température de 7,5° C, les pattes sont totalement enfouiés dans les plumes ventrales; après un certain temps elles sont tirées en arrière vers les plumes caudales. Pour des températures plus élevées les pigeons ont laissé pendre les pattes de plus en plus, de manière à les exposer davantage au flux d’air. Entre 15 et 20° C, les pigeons volent également le bec légèrement entrouvert. Ces deux constatations démontrent que, mêmes si les expériences de vol en tunnel ont été réalisées de façon ingénieuse, les résultats obtenus d’un point de vue physiologique ne sont pas entièrement satisfaisants. En effet, même les jours de grosses chaleurs, les pigeons en bonne santé qui volent en toute liberté, tiennent le bec fermé. L’on peut voir également qu’ils tiennent les pattes serrées contre le ventre, tendues vers la queue, les orteils écartés, mais ne les laissent sûrement pas pendre. Cela ne leur apporterait aucun avantage: laisser pendre les pattes serait un frein (contraire aux lois de l’aérodynamisme). Ceci conduit à une meilleure résistance à l’air lors du vol entraînant un effort musculaire plus important, donc à une plus grande production de chaleur. Ce qui est gagné d’un côté (plus de refroidissement) est perdu de l’autre (production de plus de chaleur).
Pour clôturer cette partie de la discussion, je voudrais dire que le Professeur Nachtigall et ses collaborateurs ont réussi à montrer, grâce à des photos en infra-rouge, de pigeons volants, les endroits du corps où se produisent les déperditions de chaleur, soit la tête (bec et narines), à la surface des pectoraux, aux pattes et à la partie inférieure des ailes (fig.2). Cela prouve que cette équipe de chercheurs est sur la bonne voie. En suivant les oiseaux migrateurs au radar, par temps très chaud, on a constaté qu’ils peuvent voler parfois à très haute altitude (4 et même 10 km de hauteur); ils cherchent probablement une solution à leurs problèmes de chaleur. Nous savons en effet que la température de l’air diminue avec l’altitude d’environ 6,5° C par 1.000 mètres. Maintenant, il faut se poser la question de savoir si les pigeons, lorsqu’ils volent par temps très chaud, sont capables d’utiliser la même tactique. Il n’est pas possible d’y répondre avec certitude. J’oserais affirmer que les pigeons sont capables de voler à haute altitude, mais uniquement par vent arrière.
Dans les circonstances les plus pénibles. Avec un vent de bec, ils volent au ras du sol car à ce niveau la force du vent est atténuée à cause du frottement de l’air sur le sol.

Appréciation de la température.
Lorsque nous nous rappelons l’ensemble des mécanismes de régulation, nous sommes amenés à admettre que le corps du pigeon est sensible à la température interne et externe. Le pigeon possède en effet un « sens de la température » bien développé. Dans la série d’articles sur « les organes des sens du pigeon » j’ai décrit les sens les plus importants.
C’est pourquoi la description du « sens de la température » n’y était pas: ce sujet ne pouvait être traité avec succès que dans le cadre de la thermorégulation.
La perception est réalisée par des cellules spéciales, appelées thermo-récepteurs et qui sont particulièrement sensibles aux modifications de température. Si l’on trouve quelques cellules à l’intérieur du corps c’est principalement au niveau de la peau, sur les commissures du bec, dans l’orifice buccal, la gorge et le nez. Ce sont dans ces derniers endroits, que l’air est inspiré et la température estimée. De là, les signaux sont conduits le long des nerfs au centre de la thermo-régulation situé dans l’hypothalamus où se produit l’intégration. L’hypothalamus est un centre de coordination, une sorte de poste de commandes. De là, les ordres sont transmis via les nerfs, afin que les différentes réactions physiologiques, nécessaires au maintien de la température corporelle interne, se produisent. De cette manière, le cercle est bouclé.

[ Source: Article édité par Prof. Dr. G. Van Grembergen – Revue PIGEON RIT ]