Pourquoi les crocodiles et les serpents peuvent-ils rester des mois sans manger ?
― Rien qu'en dormant, un humain brûle environ 10 fois plus qu'un crocodile de même poids
Privé de nourriture pendant quelques jours, un humain vacille. Or les crocodiles et les grands serpents restent parfois des mois sans rien avaler. Le plus étonnant, ce n'est pas le crocodile : c'est l'humain, qui, même au repos, brûle sans cesse une énorme quantité de combustible pour garder son corps au chaud.
Le bassin des crocodiles, dans un zoo. Au bord de l'eau, un crocodile reste immobile, gueule ouverte, pendant des dizaines de minutes. Le soigneur vous explique qu'il mange environ une fois par semaine, et encore moins en hiver.
Vous, en revanche, il suffit de sauter le petit-déjeuner pour que votre ventre gargouille avant midi et que vos idées se brouillent.
À taille comparable, pourquoi une telle différence ?
Deux raisons seulement
L'humain brûle ce qu'il mange pour garder son corps à 37 °C. Le crocodile et le serpent laissent ce travail au soleil et à la température ambiante.
Quand la température du corps baisse, les réactions chimiques internes ralentissent. L'énergie dépensée diminue encore.
Autrement dit, le crocodile n'est pas spécialement « endurant ». Simplement, la quantité de combustible qu'il utilise chaque jour est incomparablement plus faible.
Où passe le combustible humain ?
Un adulte qui reste allongé toute la journée dépense tout de même environ 1500 kilocalories. C'est ce qu'on appelle le métabolisme de base : l'énergie qui fait battre le cœur, fonctionner le cerveau et renouveler les cellules.
Toute l'énergie dépensée finit en chaleur. L'humain utilise cette chaleur, sans la laisser filer, pour garder 37 °C même quand il fait froid dehors. C'est comme avoir un poêle dans le corps, allumé toute la journée.
Les crocodiles, serpents, lézards et grenouilles sont des animaux dits à sang froid (ou ectothermes). Leur poêle interne est tout petit. À poids égal, l'énergie qu'ils dépensent au repos serait d'environ un cinquième à un dixième de celle d'animaux comme nous.
Regardez la figure 1. La grande barre à gauche représente l'humain, la petite barre à droite un crocodile de même poids (60 kilogrammes). Le curseur du dessous change la température du crocodile : la hauteur de la barre de droite et le nombre de jours tenus grâce à la graisse stockée varient avec elle.
Des animaux qui « empruntent » leur chaleur
Quand un animal à sang froid veut se réchauffer, il sort au soleil. Quand il veut se rafraîchir, il gagne l'ombre ou l'eau. Pour fabriquer sa chaleur, il utilise la lumière du soleil, pas de la nourriture. Comparez la gauche et la droite de la figure 2.
De plus, quand la température du corps baisse, les réactions chimiques internes ralentissent. En gros, chaque fois que la température baisse de 10 °C, l'énergie dépensée est divisée par 2 à 3. C'est pourquoi, en saison froide, crocodiles et serpents bougent à peine et ne mangent pas.
Ainsi, de grands crocodiles et pythons auraient été observés restant de plusieurs mois à plus d'un an sans manger. Un humain, lui, ne survit avec de l'eau seule que 1 à 2 mois au maximum, selon les conditions.
En échange d'une grande dépense de combustible, les humains et les oiseaux peuvent bouger tout de suite, même par un matin froid ou en pleine nuit. Un animal à sang froid, quand son corps est refroidi, ne peut pas agir vite. Les animaux à sang chaud, comme nous, paient en nourriture le droit d'être « toujours à fond ».
En résumé
Les crocodiles et les serpents tiennent sans manger parce qu'ils laissent le soleil et la température ambiante chauffer leur corps, et qu'ils brûlent eux-mêmes très peu de combustible. En se refroidissant, ils économisent encore davantage. Même endormi, un humain brûle environ 10 fois plus qu'un crocodile de même poids pour rester à 37 °C.
Ce n'est pas que le crocodile mange peu.
C'est que l'humain garde son poêle allumé toute la journée.
Pour le lien entre taille et combustible, voir « Pourquoi les petits animaux doivent-ils manger sans cesse pour survivre ? » ; pour la stratégie qui consiste à baisser la température du corps en hiver, voir « Pourquoi les animaux qui hibernent peuvent-ils rester des mois sans manger ? ». Un exemple où la température fixe la vitesse des réactions apparaît aussi dans l'article sur « le chant du grillon ».
- Au zoo ou à l'aquarium, comparez, le matin puis à midi, si les crocodiles ou les tortues sont au soleil ou à l'ombre. Le matin, ils sont souvent rassemblés au soleil.
- Un jour de soleil, à midi, touchez avec la main une pierre au soleil et une pierre à l'ombre. Vous comprendrez pourquoi les animaux à sang froid se réchauffent sur les pierres au soleil.
- Au réveil, constatez que votre corps est chaud sous la couette. C'est la preuve que le poêle interne a tourné pendant la nuit, alors que vous n'aviez rien mangé.
Ne vous approchez pas des serpents, crocodiles et tortues sauvages, et ne les touchez pas. Observez-les de loin.
Pour aller plus loin ― termes, formules, lien avec les manuelsLe niveau de chaque passage est indiqué, du collège à la spécialisation universitaire
- CollègeProgramme de sciences du collège
- LycéeProgramme de SVT du lycée
- Lycée+Approfondissement du lycée, ou encadré de manuel
- Univ.Cours spécialisés universitaires non vus au lycée (physiologie animale, écologie)
- RechercheQuestions que les chercheurs étudient encore, non enseignées comme acquises même à l'université
CollègeVocabulaire : ce phénomène a un nom
- Animal ectotherme (à sang froid) : animal dont la température du corps varie avec celle de l'environnement. Beaucoup de reptiles, d'amphibiens et de poissons.
- Animal endotherme (à sang chaud) : animal qui garde une température du corps à peu près constante malgré l'environnement. Oiseaux et mammifères.
- Métabolisme de base : énergie utilisée pour rester en vie, même au repos complet.
CollègeLycéeVérifier par une formule : combien de jours avec la même graisse
Un humain et un crocodile de 60 kilogrammes stockent chacun 10 kilogrammes de graisse. Combien de jours tiennent-ils sans manger ? En réalité, d'autres parties du corps sont aussi utilisées : ce calcul n'est qu'une estimation.
| En symboles | D ＝ E ÷ P |
| En mots | jours tenus ＝ énergie stockée ÷ énergie dépensée par jour |
| D'où vient-elle ? | De la conservation de l'énergie. Sans apport, la réserve diminue chaque jour de la quantité dépensée ; D est le nombre de jours avant qu'elle atteigne zéro |
| Symbole | Sens et unité |
| D | Jours tenus sans manger (jours) |
| E | Énergie stockée (kilocalories) |
| P | Énergie dépensée par jour (kilocalories／jour) |
| Graisse stockée | 10 kg (10000 g) |
| Énergie d'un gramme de graisse | environ 9 kilocalories |
| Métabolisme de base d'un humain de 60 kilogrammes | environ 1500 kilocalories／jour |
| Animal à sang froid de même poids (30 °C) | on prend environ 1/10 de l'humain |
| Baisse quand la température diminue de 10 °C | on prend environ 1/2,5 |
| Énergie stockée E | 10000 × 9 ＝ 90000 kilocalories |
| Jours tenus par l'humain | 90000 ÷ 1500 ＝ 60 jours |
| Énergie par jour du crocodile (30 °C) | 1500 ÷ 10 ＝ 150 kilocalories |
| Jours tenus par le crocodile (30 °C) | 90000 ÷ 150 ＝ 600 jours |
| Énergie par jour du crocodile (20 °C) | 150 ÷ 2,5 ＝ 60 kilocalories |
| Jours tenus par le crocodile (20 °C) | 90000 ÷ 60 ＝ 1500 jours |
Avec le même réservoir, l'humain tient environ 2 mois, le crocodile plus d'un an et demi en théorie, et davantage encore s'il se refroidit. Les 60 jours environ de l'humain concordent à peu près avec la limite de 1 à 2 mois qu'on admet pour survivre avec de l'eau seule.
LycéeLycée+Température du corps et vitesse des réactions
LycéeLes réactions chimiques du corps sont menées par des protéines appelées enzymes. Quand la température monte, les réactions accélèrent ; quand elle baisse, elles ralentissent. C'est pourquoi le métabolisme des animaux ectothermes varie beaucoup avec la température du corps.
Lycée+Le facteur par lequel la vitesse d'une réaction est multipliée quand la température monte de 10 °C s'appelle le coefficient de température (Q10). Pour le métabolisme des êtres vivants, il vaut environ 2 à 3. Le curseur de la figure 1 le fixe à 2,5.
Univ.Taille du corps et loi du métabolisme
On sait que l'énergie dépensée par un animal croît comme son poids à la puissance 3/4 environ : c'est la loi de Kleiber. Cette relation a presque la même forme chez les endothermes et les ectothermes ; seul le coefficient diffère. Celui des endothermes est de 5 à 10 fois supérieur à celui des ectothermes. Si l'on compare l'énergie dépensée en un jour dans la nature (métabolisme de terrain), l'écart serait encore plus grand.
📖 Démonstration de la formule et approfondissements : Ectotherme (Wikipédia en japonais) ／ Métabolisme de base (Wikipédia en japonais)
RechercheCe qu'on ne sait pas encore clairement
- Pourquoi les animaux à sang chaud sont-ils apparus ? Pour courir longtemps, pour élever les petits, pour vivre dans des lieux froids ? Plusieurs hypothèses coexistent, sans consensus.
- Quelle était la température du corps des dinosaures ? On l'étudie d'après la croissance des os et la composition des fossiles, mais certains pensent qu'elle variait selon les espèces.
- Pourquoi la puissance 3/4 ? Une théorie l'explique par la forme du réseau ramifié, comme celui des vaisseaux sanguins, mais elle est contestée.
Le contenu de cet article est donc lui aussi « une explication dans l'état actuel des connaissances ». Les valeurs varient beaucoup selon l'espèce, la taille du corps et la saison.
Lien avec les manuels (par niveau)
| Niveau | Matière・chapitre | Où dans l'article |
|---|---|---|
| Collège | Sciences « Classification des animaux » | Ectothermes et endothermes |
| Lycée | SVT « Métabolisme et enzymes » | Température du corps et vitesse des réactions |
| Lycée+ | SVT (approfondissement) | Coefficient de température |
| Univ. | Physiologie animale・écologie | Loi de Kleiber, métabolisme de terrain |
| Recherche | Physiologie évolutive | Origine de l'endothermie |
| ― | Lien avec la vie quotidienne | Pourquoi l'humain doit manger chaque jour |
- Wikipédia en japonais, « 変温動物 » (ectotherme)
- Wikipédia en japonais, « 基礎代謝 » (métabolisme de base)
- Nagy, K. A. (2005) Field metabolic rate and body size. Journal of Experimental Biology 208: 1621–1625.
- Schmidt-Nielsen, K. Animal Physiology: Adaptation and Environment. Cambridge University Press.
- McCue, M. D. (2010) Starvation physiology: Reviewing the different strategies animals use to survive a common challenge. Comparative Biochemistry and Physiology A 156: 1–18.
※ Cet article est une vulgarisation scientifique destinée au grand public. Les valeurs indiquées sont des ordres de grandeur, pour comprendre le mécanisme. Le jeûne humain met la vie en danger : ne l'essayez pas.