Des biologistes marins américains ont réussi à enregistrer l’électrocardiogramme d’une baleine bleue pour la première fois. Leurs résultats, publiés le 25 novembre 2019 dans un article en ligne des Comptes-rendus de l’Académie des sciences américaines (PNAS), montrent que la fréquence cardiaque de la plus grande créature existant sur Terre est vraiment hors normes.

La physiologie de ce grand cétacé a toujours fasciné les biologistes du fait de son gigantisme. Malgré une demande énergétique très élevée, ce mammifère marin a un rythme cardiaque extrêmement étonnant.

Afin de mieux comprendre la fonction cardiaque de la baleine bleue, des biologistes de l’université de Stanford (Pacific Grove) et de la Scripps Institution of Oceanography (université de Californie, San Diego) ont conçu un enregistreur de l’électrocardiogramme (ECG) qu’ils sont parvenus à fixer sur une baleine. En l’occurrence, un mâle âgé d’environ 15 ans nageant librement dans la baie de Monterey (Californie).

ECG d’une baleine en liberté

Les électrodes, placées grâce à un système de ventouses au voisinage de la nageoire gauche de l’animal, ont permis d’enregistrer pendant 8,5 heures l’électrocardiogramme (ECG) de l’imposant mammifère marin et de déterminer les évolutions de son rythme cardiaque.

Deux battements par minute, a minima



L’enregistrement ECG montre que le cœur de la baleine effectue entre quatre et huit battements par minute lorsque l’animal atteint la zone à laquelle il se nourrit et ce, quelle que soit la durée de la plongée (jusqu’à 16,5 minutes) ou la profondeur maximale (184 mètres). La fréquence cardiaque du mammifère peut alors descendre à deux battements par minute.

En revanche, la fréquence cardiaque est la plus rapide (entre 25 et 37 battements par minute) lorsque la baleine remonte à la surface après avoir plongé très profondément (à plus de 125 mètres). Il s’avère que la fréquence cardiaque est maximale lorsque l’animal refait surface et reprend les échanges respiratoires gazeux lui permettant d’assurer la reperfusion des tissus.



La fréquence cardiaque du plus gros animal sur Terre évolue donc entre deux extrêmes : un rythme cardiaque lent, voire très lent (bradycardie), et un autre bien plus rapide (tachycardie).

Une aorte très élastique

L’évolution spécifique de la fréquence cardiaque du rorqual bleu permet d’expliquer la dynamique de sa circulation sanguine. Celui-ci dispose en effet d’une aorte de très gros diamètre et dont la paroi a une grande capacité à se distendre en fonction de la pression sanguine. En effet, la partie initiale de ce gros vaisseau (arche aortique) est très élastique, ce qui limite le travail que le cœur de la baleine doit fournir pour expulser une énorme quantité de sang à chaque cycle cardiaque.

Sur la base d’équations s’appliquant à des animaux de différentes tailles, on estime qu’une baleine de 70 tonnes a un cœur de 319 kg, pouvant éjecter environ 80 litres de sang à chaque battement. La capacité de distension de la partie initiale de l’aorte permet, durant les longues pauses entre chaque battement cardiaque, de maintenir un apport sanguin suffisant dans ce gros vaisseau qui amène le sang vers tous les territoires du corps de l’animal.



Nombreuses questions en suspens

L’extrême bradycardie enregistrée par les chercheurs a de quoi surprendre au regard du coût énergétique élevé associé à chaque plongée. En effet, la baleine doit dépenser beaucoup d’énergie pour accélérer la masse d’eau qu’elle engloutit et qui est supérieure à celle de son propre corps. Il y a donc un paradoxe pour le rorqual bleu à posséder un très gros cœur, battant lentement, et le coût énergétique élevé imposé par son comportement alimentaire. Ce mode de nutrition, par engouffrement, permet à une baleine d’ingérer plus d’une tonne de krill (petites crevettes) par jour.



Les biologistes reconnaissent ainsi que d’autres recherches, portant sur la consommation d’oxygène, le métabolisme énergétique et le flux sanguin au sein du tissu musculaire, seront nécessaires avant d’élucider l’incroyable physiologie du cétacé. Et de conclure qu’il est probable que les contraintes physiologiques associées aux plongées et au temps passé en surface ont sans doute contribué à fixer une limite à la taille de ce géant des mers.

Marc Gozlan (Suivez-moi sur Twitter, sur Facebook)

Pour en savoir plus :

Goldbogen JA, Cade DE, Calambokidis J, Czapanskiy MF, Fahlbusch J, Friedlaender AS, Gough WT, Kahane-Rapport SR, Savoca MS, Ponganis KV, Ponganis PJ. Extreme bradycardia and tachycardia in the world’s largest animal. Proc Natl Acad Sci USA. November 25, 2019. doi: 10.1073/pnas.1914273116



Potvin J, Goldbogen JA, Shadwick RE. Metabolic expenditures of lunge feeding rorquals across scale: implications for the evolution of filter feeding and the limits to maximum body size. PLoS One. 2012;7(9):e44854. doi:10.1371/journal.pone.0044854

Noujaim SF, Lucca E, Muñoz V, Persaud D, Berenfeld O, Meijler FL, Jalife J. From mouse to whale: a universal scaling relation for the PR Interval of the electrocardiogram of mammals. Circulation. 2004 Nov 2;110(18):2802-8.

Shadwick RE, Gosline JM. Arterial mechanics in the fin whale suggest a unique hemodynamic design. Am J Physiol. 1994 Sep;267(3 Pt 2):R805-18. PMID:8092327

VIDEO. Voici à quoi ressemble l’énorme cœur d’une baleine bleue (Le Monde)