Les oiseaux, maîtres du ciel, grâce à des poumons en boucle

Éléonore Solé, Rédactrice scientifique
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Un siècle en arrière, des chercheurs perçaient à jour l'un des secrets des oiseaux : leur système respiratoire. Chez l'humain, les flux d'air oscillent au rythme de la respiration. Inspiration, flux d'air en arrière, expiration, flux d'air en avant. Chez les oiseaux, l'air ne se déplace que dans un sens, « même lorsqu'ils inspirent et expirent », précise Leif Ristroph, professeur de mathématiques et coauteur d'une étude révélant les coulisses du système.

Ce procédé, bien plus efficace que nos poumons de mammifères cloués au sol, est propulsé par une structure particulière. Leur voie respiratoire est en boucle. « Cela leur permet d'effectuer l'activité la plus difficile et la plus coûteuse en énergie du règne animal : ils peuvent voler. Et ils peuvent le faire à travers des océans et des continents entiers, à des altitudes aussi élevées que le mont Everest, où l'oxygène est bien moindre. »

Ces bronches sont alimentées en air par des sacs aériens, chargés d'accueillir l'air lors de l'inspiration et de l'expulser lors de l'expiration. Les sacs aériens sont présents en amont et en aval des bronches. Le flux d'air effectue une grande boucle unidirectionnelle. « Ce vent aère même les recoins les plus profonds en apportant de l'air frais », observe Leif Ristroph.

Les oiseaux possèdent jusqu'à dix sacs aériens. Situés en amont et en aval des bronches — ici indiquées par « parabronches » —, ils créent un trajet en boucle pour l'air. Le sens de déplacement de cet air est visualisé par une flèche. Lors d'une première inspiration, l'air rentre dans les sacs postérieurs, puis une première expiration l'envoie dans les bronches. Une seconde inspiration éjecte l'air dans les sacs antérieurs, avant qu'une seconde expiration l'expulse hors du système respiratoire. Ainsi, l'air n'a circulé que dans un sens. © Glafoululle des Alpes, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0
Les oiseaux possèdent jusqu'à dix sacs aériens. Situés en amont et en aval des bronches — ici indiquées par « parabronches » —, ils créent un trajet en boucle pour l'air. Le sens de déplacement de cet air est visualisé par une flèche. Lors d'une première inspiration, l'air rentre dans les sacs postérieurs, puis une première expiration l'envoie dans les bronches. Une seconde inspiration éjecte l'air dans les sacs antérieurs, avant qu'une seconde expiration l'expulse hors du système respiratoire. Ainsi, l'air n'a circulé que dans un sens. © Glafoululle des Alpes, Wikimedia Commons, CC by-sa 4.0

Des boucles et des tourbillons

Les chercheurs ont exploré ces mouvements en imitant la respiration des oiseaux. Par des...

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