Les lézards de « plongée sous-marine » utilisent une bulle attachée au museau pour respirer sous l’eau

image : Le lézard Anolis respire l’air expiré sous l’eau à l’aide d’une bulle accrochée à son museau.

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BINGHAMTON, N.Y. – Une équipe de biologistes de l’évolution, comprenant des professeurs de l’Université de Binghamton et de l’Université d’État de New York, a montré que certains lézards Anolis, ou anoles, se sont adaptés pour réinspirer l’air expiré sous l’eau à l’aide d’une bulle accrochée à leur museau.

Les anoles semi-aquatiques vivent le long des cours d’eau néotropicaux et plongent fréquemment pour se réfugier, restant sous l’eau jusqu’à 16 minutes. Lindsey Swierk, professeure adjointe de recherche en sciences biologiques à l’Université de Binghamton, a documenté ce comportement chez une espèce d’anole du Costa Rica en 2019. Elle avait été choquée de voir un anole s’immerger pendant de si longues périodes et a utilisé une GoPro sous l’eau pour documenter le comportement.

« Il est facile d’imaginer l’avantage que ces petits anoles lents gagnent en se cachant de leurs prédateurs sous l’eau – ils sont vraiment difficiles à repérer! » dit Swierk. « Mais la vraie question est de savoir comment ils parviennent à rester sous l’eau aussi longtemps. »

Les chercheurs ont mené des expériences documentant la respiration sous-marine à base d’air de routine chez plusieurs espèces d’anoles semi-aquatiques éloignées. Ils ont découvert que les anoles semi-aquatiques peuvent respirer sous l’eau en « respirant » l’air expiré qui est emprisonné entre leur peau et l’eau environnante.

« Nous avons découvert que les anoles semi-aquatiques exhalent de l’air dans une bulle qui s’accroche à leur peau », a déclaré l’auteur principal Chris Boccia, récemment diplômé d’une maîtrise en sciences de l’Université de Toronto. « Les lézards respirent ensuite l’air, une manœuvre que nous avons appelée » réinspiration « d’après la technologie de la plongée sous-marine. »

Les chercheurs pensent que la peau hydrophobe, qu’ils ont observée dans tous les anoles échantillonnés, peut avoir été exaptative, facilitant l’évolution répétée de la réinspiration spécialisée chez les espèces qui plongent régulièrement. Leurs analyses suggèrent fortement que la réinspiration spécialisée est adaptative pour les spécialistes de l’habitat semi-aquatique. La réinspiration à base d’air peut améliorer les performances de plongée en incorporant de l’air de l’espace mort de la cavité buccale ou du plastron dans les poumons, facilitant l’élimination du dioxyde de carbone ou permettant l’absorption d’oxygène de l’eau environnante (c’est-à-dire un mécanisme de « gill physique ».) L’équipe a utilisé un capteur d’oxygène à l’intérieur des bulles réinhalées pour déterminer si les anoles consommaient l’oxygène de la bulle. À la manière d’une véritable « boîte de plongée », les chercheurs ont découvert que la concentration en oxygène dans la bulle d’air d’un anole diminue au cours de la plongée, à l’appui de cette idée.

« La découverte que différentes espèces d’anoles semi-aquatiques ont convergé au cours de l’évolution pour extraire l’oxygène de leurs bulles d’air réinhalées conduit à d’autres questions passionnantes », explique Swierk. « Par exemple, le taux de consommation d’oxygène de la bulle diminue plus un anole plonge longtemps, ce qui pourrait éventuellement s’expliquer par une réduction du taux métabolique d’un anole avec un temps de plongée accru. » La co-auteure d’une étudiante diplômée de Binghamton, Alexandra Martin, cherche actuellement à savoir si le refroidissement du corps pendant les plongées peut aider à expliquer ce phénomène.

« La réinspiration n’avait jamais été considérée comme un mécanisme naturel potentiel pour la respiration sous-marine chez les vertébrés », déclare Luke Mahler, professeur adjoint à l’EEB à l’Université de Toronto et directeur de thèse de Boccia. « Mais nos travaux montrent que cela est possible et que les anoles ont déployé cette stratégie à plusieurs reprises chez les espèces qui utilisent les habitats aquatiques. »

Swierk et Mahler envisagent de futurs projets pour mieux comprendre l’évolution de la physiologie et du comportement liés à la réinspiration. « Les anoles sont un groupe remarquable de lézards, et le nombre de façons dont ce taxon s’est diversifié pour tirer parti de leur environnement est ahurissant », a déclaré Swierk.

L’article, « Evolution répétée de la respiration sous-marine chez les lézards anolis en plongée », a été publié dans Current Biology.