D5 Respirométrie de vol

Topique

La respirométrie à flux ouvert en soufflerie ornithologique est la méthode qui permet de mesurer directement la puissance métabolique d'un oiseau en vol, au lieu de l'estimer indirectement. L'oiseau vole dans des conditions contrôlées à l'intérieur de la soufflerie, tandis que l'équipement mesure en continu sa consommation d'oxygène et sa production de dioxyde de carbone à chaque instant du vol.

À partir de ces mesures, la respirométrie à flux ouvert fournit deux résultats distincts : la puissance métabolique totale dépensée par l'oiseau pour maintenir ce vol, et le substrat énergétique utilisé à cet instant (lipides, glucides ou protéines), déterminé par le calcul du quotient respiratoire, basé sur le rapport entre l'oxygène consommé et le dioxyde de carbone produit.

En comparant la courbe de puissance métabolique mesurée en fonction de la vitesse de vol à la courbe prédite par le modèle théorique de l'oiseau, la respirométrie à flux ouvert permet de calibrer les paramètres spécifiques à l'espèce requis par ce modèle, tels que l'efficacité mécanique de la conversion musculaire de l'énergie métabolique en puissance de vol utile ou le coefficient de traînée du corps de l'oiseau. Ces valeurs varient d'une espèce à l'autre et ne peuvent être prédéterminées sans une mesure directe comme celle-ci.

Cette même comparaison permet de détecter des anomalies chez l'oiseau mesuré : lorsque la puissance métabolique mesurée est supérieure à celle prédite par le modèle théorique pour cette vitesse de vol, cette différence indique que l'oiseau dépense plus d'énergie métabolique que nécessaire pour produire la même puissance de vol utile. Ce signal est compatible avec une lésion du muscle pectoral et une inefficacité du système tendineux, qui ne restitue plus l'énergie élastique au muscle comme le ferait un tendon sain.

La même respirométrie à flux ouvert détecte une seconde anomalie grâce au quotient respiratoire : lorsque l'oiseau ne brûle que des graisses, le quotient respiratoire reste proche de sa valeur caractéristique pour cette phase lipidique ; mais lorsque le quotient respiratoire commence à dévier vers des valeurs comprises entre 0,8 et 0,9, cette déviation indique que l'oiseau a également commencé à brûler des protéines, le début du catabolisme protéique qui marque la transition vers la phase mixte de ses réserves énergétiques.

Outre le calibrage du simulateur et la détection de ces anomalies, la respirométrie à flux ouvert en soufflerie remplit une autre fonction : elle permet le calibrage de la télémétrie cardiaque sur le terrain. Avant d’installer un enregistreur de fréquence cardiaque sur un oiseau en milieu naturel, il est nécessaire d’établir, en soufflerie et grâce à la respirométrie à flux ouvert mesurant simultanément la puissance métabolique réelle, la relation entre la fréquence cardiaque de l’oiseau et sa puissance métabolique. Ce n’est qu’une fois cette relation établie en soufflerie que la fréquence cardiaque mesurée sur le terrain peut être utilisée comme indicateur indirect et non invasif de la puissance métabolique dépensée par l’oiseau en vol.

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