Physiologie

3.  LA FONCTION RESPIRATOIRE

A : Fiole d'un appareil de Warburg pour la mesure de la respiration de Schistocerca gregaria (d'après B.G. GARDINER, 1958).
B : Consommation d'oxygène de trois larves d'âge et de conditionnement différents sur une pérlode de trois heures (d'après B.G. GARDINER, 1958).

   –1. larve grégaire de 7 jours (stade II) maintenue en isolement depuis sa naissance,
   –2. larve grégaire de 3 jours (stade I) maintenue en groupe depuis sa naissance,
   –3. larve solitaire de 3 jours (stade I) maintenue en groupe depuis sa naissance.

Les trois droites ne sont pas comparables entre elles puisqu'elles représentent la consommation d'oxygène estimée sans tenir compte du poids des insectes. Néanmoins, chacune d'elle montre une très grande régularite de la progression du volume d'oxygène absorbé en fonction du temps écoulé depuis le début de l'expérience.

La circulation de l'air (oxygène, gaz carbonique, azote et gaz rares) est principalement assurée par le réseau trachéen.

Les dix paires de stigmates ont des fonctions différentes. Les quatre premières servent à l'inspiration de l'air, les six autres interviennent dans l'expiration. Le mouvement de l'air peut s'inverser dans certaines conditions ambiantes (excès de gaz carbonique, par exemple). Les stigmates ne s'ouvrent que lors de la circulation de l'air pour éviter les pertes d'eau par évaporation. Dans les trachées, l'air est en légère surpression. La ventilation est accélérée par :
  – la compression latérale de l'abdomen et son extension,
  – le téléscopage des segments abdominaux,
  – la protraction et la rétraction de la tête,
  – les variations de la forme du thorax sous l'action des muscles des organes locomoteurs.

Au repos, le jeu des muscles abdominaux a une importance prépondérante sur le mécanisme de ventilation, alors qu'en vol, c'est l'action des muscles thoraciques qui prime.

L'ouverture et la fermeture des stigmates, la mise en activité des muscles, sont commandées par le système nerveux central en fonction de la qualité de l'air ambiant et des besoins en oxygène. En activié, l'air rejeté contient 3 fois moins d'oxygène et 2 fois plus de gaz carbonique qu'au repos.

Relation entre le degré d'ouverture des stigmates 2 et 3 au cours de l'expiration et la fréquence des battements alaires chez Schistocerca gregaria (d'après P.L. MILLER, 1960).

Le stigmate mésothoracique (2) répond plus tôt que le stigmate métathoracique (3) aux besoins en ventilation liés aux mouvements des ailes. La différence est particulièrement nette entre 1000 et 1200 battements alaires par minute ; elle s'atténue ensuite progressivement. Au-delà de 1300 battements alaires par minute tous les stigmates thoraciques sont ouverts au maximum.

Au niveau cellulaire, l'oxygène sert à oxyder les matières organiques pour libérer de l'énergie et des métabolites utilisables. La réaction chimique libère du gaz carbonique, de l'eau et des produits de dégradation.

L'activité respiratoire permet aussi à l'acridien de contrôler en partie son équilibre hydrique interne et sa température en modifiant le rythme de la ventilation, le nombre de stigmates y participant effectivement et le degré d'ouverture des ostioles.