Comment les mammifères dorment-ils sous l'eau ?

Certains mammifères marins, comme les dauphins, choisissent de dormir avec la moitié de leur cerveau retiré, tandis que les cachalots dorment debout dans l'océan.

Les cachalots dorment debout pendant de courtes périodes. Photo : Franco Banfi — Les cachalots dorment debout pendant de courtes périodes. Photo : *Franco Banfi*

Si les cétacés veulent dormir, ils ne peuvent pas simplement fermer les yeux et s'endormir la nuit, car ils doivent remonter à la surface en plein vol pour respirer. Ils ne peuvent pas non plus flotter et s'endormir à cause des risques de prédateurs et d'hypothermie, selon Live Science .

Une solution consiste à désactiver une moitié du cerveau à la fois. Appelé sommeil unihémisphérique, c'est ainsi que les cétacés comme les dauphins se reposent en pleine mer. « Le sommeil unihémisphérique est très utile pour ces animaux, car il leur permet de maintenir un faible niveau d'activité tout en dormant une moitié de leur cerveau à la fois », explique Patrick Miller, biologiste à l'Université de St Andrews au Royaume-Uni.

Les dauphins sont les cétacés les plus étudiés à dormir de cette façon. Des scanners cérébraux de dauphins en captivité montrent que lorsqu'un hémisphère est en sommeil profond à ondes lentes, l'autre hémisphère reste éveillé, permettant à l'animal de dormir d'un œil ouvert. Ce rythme de sommeil est courant chez les cétacés, un groupe de mammifères comprenant les dauphins, les baleines et les marsouins. De nombreux oiseaux utilisent également le sommeil unihémisphérique pour se reposer en vol.

Mais selon Miller, les oiseaux et les dauphins utilisent le sommeil hémi-cérébral pour des raisons différentes. Par exemple, dans une volée d'oiseaux, de nombreux oiseaux à l'extérieur gardent les yeux ouverts du côté opposé au groupe pour surveiller les prédateurs. Les dauphins font l'inverse. Lorsqu'ils dorment, ils gardent souvent les yeux ouverts du côté opposé au groupe, probablement pour éviter d'être séparés.

Tous les cétacés ne sont pas monohémisphériques. Certains dorment dihémisphériquement, où les deux hémisphères du cerveau dorment, comme les humains et la plupart des autres mammifères. « Il est très difficile de mesurer l'activité cérébrale chez les animaux marins qu'on ne peut pas capturer, comme les cachalots, les baleines bleues ou les baleines à bosse. Dans ces cas, les données comportementales constituent les meilleurs indices sur leur sommeil », explique Miller.

Les chercheurs peuvent ensuite baliser les animaux pour suivre leur comportement. Une étude de Miller réalisée en 2008 a utilisé des balises sur des cachalots ( Physeter macrocephalus ) pour montrer qu'ils dorment en pleine mer par courtes périodes. Les cachalots plongent près de la surface, ralentissent, puis s'arrêtent et dorment debout. Cette position de sommeil verticale est probablement due à une huile flottante appelée spermaceti dans leur tête.

Pendant leur sommeil, des groupes entiers de cachalots gardent la tête haute, près de la surface. Durant cette période, ils restent totalement insensibles, signe d'un sommeil profond. Cependant, les cachalots ne peuvent dormir que 20 minutes sous l'eau avant de devoir remonter à la surface pour respirer. Une fois leur respiration terminée, ils se reposent à nouveau, et ce comportement peut durer jusqu'à 3,5 heures.

Les éléphants de mer du Nord ( Mirounga angustirostris ) dorment également avec les deux hémisphères, selon des périodes courtes similaires. Une étude menée en 2023 par Jessica Kendall-Bar, chercheuse postdoctorale à la Scripps Institution of Oceanography de l'Université de Californie à San Diego, a été la première à mesurer l'activité cérébrale chez des mammifères marins endormis. Kendall-Bar et ses collègues ont constaté que les phoques plongeaient à environ 300 mètres de profondeur. À ce moment-là, leur activité cérébrale ralentissait et ils entraient en sommeil paradoxal. Ils se retournaient et effectuaient des rotations lentes tout en poursuivant leur sommeil.

En raison du risque posé par les prédateurs, les éléphants de mer limitent leur temps de sommeil total en mer à environ deux heures par jour, ce qui en fait l'un des plus courts dormeurs de tous les mammifères.

An Khang (selon Live Science )

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