Un poisson respire grâce à ses branchies, des organes qui extraient l’oxygène dissous dans l’eau et le transfèrent directement dans le sang. L’eau entre par la bouche, traverse les branchies, puis ressort par les ouïes. Derrière ce geste discret se cache un système d’échange très performant, qui compense un handicap de taille : l’eau contient bien moins d’oxygène que l’air.
Comment un poisson obtient-il son oxygène dans l’eau ?
Le poisson n’« avale » pas de l’oxygène sous forme de bulles. Il utilise le dioxygène qui s’est dissous dans l’eau, au contact de l’air en surface, par les remous, ou grâce à la photosynthèse des algues et des plantes aquatiques. Cet oxygène dissous passe ensuite dans le sang par diffusion, c’est-à-dire en se déplaçant naturellement d’un milieu où il est abondant (l’eau) vers un milieu où il est rare (le sang du poisson).
Le défi est considérable. Un litre d’air renferme environ 200 mL de dioxygène, contre seulement 5 à 8 mL dans un litre d’eau bien oxygénée. L’eau est en plus beaucoup plus dense et plus visqueuse que l’air, ce qui demande davantage d’énergie pour la faire circuler. Un poisson doit donc brasser un grand volume d’eau en permanence pour couvrir ses besoins.
Pourquoi les poissons remontent à la surface quand l’eau chauffe
Plus la température de l’eau monte, moins elle retient d’oxygène dissous. En été, dans un étang stagnant ou un aquarium peu brassé, les poissons viennent donc « gober » à la surface, là où l’eau est un peu mieux oxygénée grâce au contact avec l’air. C’est un signal de manque d’oxygène, pas un caprice.
Les branchies, organes clés des échanges gazeux
Les branchies se trouvent de chaque côté de la tête, protégées par une plaque osseuse mobile : l’opercule. Chaque côté compte généralement quatre arcs branchiaux, sur lesquels s’attachent de nombreux filaments branchiaux, rouges parce que gorgés de sang. Ces filaments portent à leur tour de minuscules lamelles branchiales, très fines et très nombreuses, qui multiplient la surface de contact avec l’eau.
C’est dans ces lamelles que se jouent les échanges gazeux. Les capillaires sanguins y affleurent, séparés de l’eau par une paroi extrêmement mince, de quelques micromètres seulement. L’oxygène traverse cette paroi pour entrer dans le sang, tandis que le dioxyde de carbone, produit par les cellules, fait le chemin inverse et s’échappe dans l’eau.
Une ventilation constante et une circulation à contre-courant
Pour que l’eau se renouvelle sans cesse autour des branchies, le poisson pratique une ventilation active. Il ouvre la bouche pour aspirer l’eau, la ferme, puis la pousse vers l’arrière en contractant sa cavité buccale. L’opercule s’écarte alors et laisse sortir l’eau par les ouïes. Ce mouvement de pompe, répété plusieurs dizaines de fois par minute, crée un courant continu à sens unique.
Certaines espèces rapides, comme le thon ou plusieurs requins, ne pompent presque plus : elles nagent la bouche ouverte et laissent l’eau entrer par la seule vitesse de nage. Elles doivent donc rester en mouvement, sous peine de s’asphyxier. Les requins, eux, n’ont pas d’opercule mais des fentes branchiales visibles sur les flancs.
Le véritable atout du système est la circulation à contre-courant. Dans les lamelles, le sang circule dans le sens opposé à celui de l’eau. Ainsi, le sang rencontre toujours une eau plus riche en oxygène que lui, sur toute la longueur de la lamelle, et la diffusion ne s’arrête jamais. Grâce à ce dispositif, un poisson peut capter jusqu’à 80 % de l’oxygène présent dans l’eau qui passe, un rendement bien supérieur à celui de nos poumons.
Eau douce ou eau de mer : le mécanisme change-t-il ?
Le principe reste le même chez les poissons d’eau douce et chez les poissons marins. La différence concerne surtout le sel : les branchies participent aussi à l’équilibre minéral du corps, en éliminant l’excès de sel chez les espèces marines et en récupérant les sels chez celles d’eau douce. Pour l’oxygène, tous dépendent de la même chimie : plus l’eau est froide, agitée et propre, mieux ils respirent.
Les exceptions : les poissons qui respirent aussi l’air
Dans certains milieux aquatiques pauvres en oxygène (marais, rizières, rivières tropicales en saison sèche), des espèces ont développé une respiration aérienne en complément des branchies. Elles viennent avaler une gorgée d’air en surface, puis l’oxygène est absorbé par un organe spécialisé.
Plusieurs solutions existent selon les groupes :
- l’organe labyrinthe chez le combattant, le gourami ou le colisa : un repli très vascularisé au-dessus des branchies, qui absorbe l’oxygène de l’air avalé ;
- un véritable poumon chez les dipneustes, qui peuvent survivre des mois dans une boue asséchée ;
- la vessie natatoire ou l’intestin, modifiés pour échanger des gaz chez certains poissons-chats et loches.
Ces espèces gardent leurs branchies, mais les utilisent moins. Si on les empêche d’accéder à la surface, certaines peuvent se noyer, ce qui paraît paradoxal pour un poisson, mais s’explique par leur dépendance à l’air.
Ce qu’il faut retenir sur la respiration des poissons
Les poissons respirent en filtrant l’eau avec leurs branchies, qui récupèrent le dioxygène dissous et rejettent le dioxyde de carbone. La bouche et les opercules assurent un flux constant, et le contre-courant rend l’extraction d’oxygène très efficace. Seules quelques espèces, adaptées à des eaux pauvres en oxygène, complètent ce système avec un organe labyrinthe ou un poumon.
