Etude de la thermorégulation en mer chez le manchot royal : Mécanismes et conséquences énergétiques

Thermoregulatory strategies of king penguins at sea : Mechanisms and energetic consequences

• Auteur / Autrice : Alexander Schmidt
• Direction : Yves Handrich
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes, populations, interactions
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résistance au froid

Manchot royal

Froid -- Effets physiologiques

Hypothermie

Diathermie

Thermorégulation

Résumé

L’objet de cette thèse est de comprendre les stratégies de thermorégulation adoptées par un oiseau plongeur pélagique, le manchot royal (Aptenodytes patagonicus). La mesure de la température de différents tissus profonds et périphériques a permis de mettre en évidence l’alternance de deux stratégies de thermorégulation distinctes en relation avec l’activité en mer. Pendant les phases inactives en surface, les tissus étudiés ont une température normothermique et stable, à l’exception de la peau de la patte. Pendant les phases de plongée alimentaire, la région limitée autour du cœur reste normothermique. Les autres tissus montrent une modulation de leur température pendant la plongée, dont le muscle pectoral (-3°C) et les tissus abdominaux (-2 à -9°C). Au niveau des échanges caloriques, ces deux stratégies sont paradoxales sous certains aspects. D’une part, en surface les températures périphériques élevées sont responsables d’importantes pertes caloriques et nécessitent le maintien d’une dépense énergétique importante (estimée grâce à la mesure de la fréquence cardiaque) pour compenser ces pertes. D’autre part, au cours de la plongée, la mise en place d’une vasoconstriction périphérique efficace, pour limiter les pertes caloriques, est retardée. Ce travail a aussi mis en évidence des épisodes de thermolyse active, démontrant ainsi que la baisse des températures corporelles n’était pas uniquement la conséquence d’un environnement contraignant, mais que celle-ci était aussi le résultat d’ajustements vasculaires favorisant les pertes caloriques. Ce travail suggère que la perfusion des tissus périphériques en surface est associée à un coût énergétique important, mais obligatoire pour permettre la reconstitution des réserves lipidiques sous-cutanées. Pendant la plongée, l’oiseau profite potentiellement du report du coût de la thermorégulation et du ralentissement du métabolisme des tissus froid pour diminuer son métabolisme total, et augmenter son autonomie en apnée.

The aim this doctoral work is to gain a better understanding of the thermoregulatory strategies adopted by a diving sea bird, the king penguin (Aptenodytes patagonicus). The recording of the temperature of deep and peripheral tissues allowed characterising two different thermoregulatory strategies in relation with the activity at sea. During inactive phases at the surface, all tissues were kept warm (36 to 41°C), except the skin of the foot. During dive bouts, only a small core in the region of the heart and the liver is maintained normothermic. The rest of the body showed temperature drops, including the pectoral muscle (-3°C) and the abdominal region (-2 to -9°C). Regarding heat transfer, both of these strategies illustrate paradoxical features. First, the elevated peripheral temperatures during surface periods are associated with significant heat loss and consequently necessitate the maintenance of an important metabolic rate (estimated using the heart rate method) to compensate for this heat loss. Second, during dive bouts, the take in place of an effective peripheral vasoconstriction, to preserve body heat, is delayed. In more, episodes of active thermolysis have been described, thereby demonstrating that body temperature drops are not only the consequence of the constraining environment, but that vascular adjustments also support enhanced heat loss. This work suggests that the perfusion of the skin during surface periods is associated with an important energetic cost that is mandatory to allow the replenishment of the subcutaneous fat layer. During dive bouts, king penguins potentially benefit from the deferral of at least part of the thermoregulatory cost and the slow down of the metabolism of cold exposed tissues to reduce their mean metabolic rate, and thus, improve their breath-hold capacity.