Respiration

La respiration regroupe les processus qui assurent les échanges de gaz entre un organisme et son milieu, leur transport interne et leur utilisation par les cellules. Chez les poissons, elle repose le plus souvent sur les branchies, mais certaines espèces emploient aussi la peau, l’intestin, une vessie gazeuse vascularisée ou un organe aérien spécialisé. Elle ne se réduit donc ni aux mouvements operculaires ni à la seule consommation d’oxygène.

De la ventilation aux échanges gazeux

La ventilation renouvelle l’eau au contact des surfaces respiratoires par une pompe bucco-operculaire, par la nage avec la bouche ouverte ou par d’autres mécanismes selon le groupe. Elle ne doit pas être confondue avec les échanges eux-mêmes. Au niveau des lamelles de la branchie, l’oxygène diffuse de l’eau vers le sang et le dioxyde de carbone suit principalement le trajet inverse, sous l’effet de gradients de pression partielle.

Le courant d’eau et le sang circulent souvent en sens opposés dans les lamelles, ce qui entretient le gradient d’échange. La performance dépend néanmoins de l’espèce, de la surface fonctionnelle, de la perfusion, de la température, de l’activité et de la disponibilité en oxygène dissous. Une fréquence operculaire élevée indique une modification de la ventilation, pas à elle seule la quantité d’oxygène effectivement absorbée.

Transport et utilisation cellulaire

Une fois dans le sang, l’oxygène est transporté sous forme dissoute et, surtout, lié aux pigments respiratoires. Il rejoint les tissus, où la respiration cellulaire transforme l’énergie des nutriments en adénosine triphosphate. Chez les cellules eucaryotes, l’essentiel de la phosphorylation oxydative se déroule dans les mitochondries. La ventilation, l’échange branchial, le transport sanguin et le métabolisme sont ainsi liés, mais restent des étapes distinctes.

Un organisme peut aussi produire de l’énergie par des voies anaérobiques lorsque l’apport d’oxygène ne suffit pas ou dans certains tissus et microorganismes. Le qualificatif aérobie décrit donc un processus utilisant l’oxygène ; il ne signifie pas que toute la respiration de l’animal dépend exclusivement de l’air atmosphérique.

Diversité et interprétation

Les modalités respiratoires varient avec la phylogénie, le stade de développement et l’environnement. Les poissons à labyrinthe complètent les échanges branchiaux par une respiration aérienne, tandis que d’autres groupes utilisent des organes différents. Une même espèce peut modifier la part relative de ces voies selon la température, l’activité ou l’hypoxie.

L’arrêt apparent des mouvements operculaires correspond à une apnée, mais ne démontre pas automatiquement l’arrêt de tout échange gazeux. En clinique ou en élevage, l’interprétation doit associer comportement, qualité de l’eau, mouvements respiratoires, perfusion et, lorsque c’est possible, mesures physiologiques.

Références

• Evans DH, Piermarini PM, Choe KP. The multifunctional fish gill: dominant site of gas exchange, osmoregulation, acid-base regulation, and excretion of nitrogenous waste. Physiological Reviews. 2005;85(1):97-177. 10.1152/physrev.00050.2003
• Randall D. The control of respiration and circulation in fish during exercise and hypoxia. Journal of Experimental Biology. 1982;100(1):275-288. 10.1242/jeb.100.1.275