Pour survivre, les marmottes vont devoir passer la mauvaise saison à l'abri, en vivant au ralenti : c'est l'hibernation. Chez la marmotte alpine, la température corporelle (interne) chute de près de trente degrés, passant de 37 °,5C à 5 ou 8 °C, pour économiser de l'énergie durant plusieurs mois. Les battements cardiaques diminuent aussi sensiblement(5 à 15 battements/min), tout comme les mouvements respiratoires (1 à 2 respirations/min). Les marmottes ont tout prévu pour passer au mieux cette période. Elles ont profité de l'été pour constituer des réserves de graisse et doubler ainsi leur poids avant l'hibernation. Leur organisme va puiser directement dans la couche de graisse accumulée sous la peau pour continuer de fonctionner. Ces rongeurs ont également pris soin d'aménager un nid douillet au fond de leur terrier en le tapissant de foin, l'hibernaculum. L'herbe sèche forme un épais matelas qui limite la déperdition de chaleur. Celle-ci est également conservée grâce à l'hibernation en groupe qui constitue une réelle stratégie coopérative. En effet, conserver une température constante, même si elle est basse, durant aussi longtemps, n'est possible que si plusieurs marmottes se serrent les unes contre les autres. Roulées en boule, le nez dans la queue, elles passent ainsi l'hiver en famille. Elles vont se réveiller plusieurs fois au cours de l'hiver (phase d'euthermie)… et se rendormir (phase d'hypothermie). Ces périodes de réveil consomment 90% des réserves énergétiques des marmottes mais sont indispensables pour éviter que leur température corporelle ne diminue trop, ce qui entraînerait leur mort. En hibernant à plusieurs, les marmottes profitent ainsi des phases de réveil de chaque individu. La température ambiante dans l’hibernaculum se maintient plus facilement au-dessus de 5°C, ce qui permet à chaque marmotte de se réveiller moins souvent. Pour optimiser au maximum leurs dépenses énergétiques, les membres du groupe vont même jusqu’à synchroniser leurs réveils et endormissements.
Suivi des phases de sommeil (fond bleu) et des phases de réveil (fond rouge) d’une marmotte via les variations de sa température corporelle (courbe rouge) au cours de l’hibernation. De nombreuses phases de réveil sont nécessaires pour maintenir la température du terrier (courbe bleue) au-dessus de 5°C. En-dessous de cette température, le métabolisme des marmottes commence à s’emballer : on constate une augmentation de la fréquence des réveils en février, lorsque la température du terrier passe sous la barre des 5°C.
Température centrale par rapport à l'activité d'une marmotte alpine mâle adulte de la réserve naturelle de La Grande Sassière. Travaux de Benjamin Rey
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A la base de tous les phénomènes biologiques qui s'exercent sur la marmotte hibernante, on trouve le trouble de la respiration ou plus exactement la chute brutale puis la stabilisation de celle-ci. Lorsque l'hiver arrive et que la marmotte s'enferme dans son terrier pour hiberner : les conditions de vie y sont peu hospitalières aussi doit-elle s'y adapter. Pour cela, la marmotte commence par baisser sa consommation d'O2, divisant cette consommation par environ 20 (en dessous de 30ml/kg/h). Une telle chute n'est pas sans conséquence puisque la marmotte descend progressivement, mais relativement rapidement, son rythme respiratoire afin de compenser la baisse de consommation d'oxygène et ainsi de permettre aux autres organes de son organismes de s'accommoder à cette période de léthargie. La marmotte respire environ 20 à 30 fois par minute en période estivale et normale, lorsqu'elle entre en hibernation elle ne respire plus que 1 ou 2 fois par minute. L'hibernation n'est donc pas un sommeil normal : outre l'endormissement, la marmotte se met en conditions de léthargie et reste très proche de la mort tout au long de cette période.
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La baisse de la respiration entraîne d'autres phénomènes biologiques, comme la baisse du rythme cardiaque. Celui-ci diminue en fonction du rythme respiratoire. Le cœur de la marmotte en hibernation bat beaucoup moins vite que dans la période estivale, de l'ordre de 10 à 15 battements par minutes à la place de 90 à 140 hors hibernation. Ce phénomène est dû aux conditions extrêmes que subit la marmotte pendant son hibernation. Le rythme cardiaque de la marmotte est la cause de la baisse de la température de celle-ci. En effet nous pouvons remarquer que la température est différente en fonction du rythme cardiaque. Les périodes de sommeil profond sont marqués par un rythme cardiaque faible, 10 à 15 battements par minute, les périodes précédent les réveils sont marquées par l'ascension du rythme cardiaque jusqu'à 152 battements par minute avant de redescendre à 15 battements par minute à la fin de son réveil, environ une journée après. La température varie dans le même sens : plus le rythme cardiaque de la marmotte est élevé, plus sa température augmente.
La conséquence de la baisse d'activité métabolique est la baisse de la température, car le manque d'oxygène et de nutriments ne permet plus que de libérer une faible quantité d'énergie, d'où la baisse de la température. Pendant l'été, la marmotte a une température moyenne de 37°,5. Lorsque l'automne arrive, sa température baisse par palier (succession de périodes de sommeil et de réveils) jusqu'à atteindre le seuil des 12°C. Sa température interne va toujours être un peu supérieure à la température extérieure et ne descend jamais en dessous de 5°C sous peine de mort : on parle, pour cette valeur, de métabolisme minimal. Parallèlement à ces fluctuations, la température va remonter pendant les réveils périodiques.
La conséquence de la baisse d'activité métabolique est la baisse de la température, car le manque d'oxygène et de nutriments ne permet plus que de libérer une faible quantité d'énergie, d'où la baisse de la température. Pendant l'été, la marmotte a une température moyenne de 37°,5. Lorsque l'automne arrive, sa température baisse par palier (succession de périodes de sommeil et de réveils) jusqu'à atteindre le seuil des 12°C. Sa température interne va toujours être un peu supérieure à la température extérieure et ne descend jamais en dessous de 5°C sous peine de mort : on parle, pour cette valeur, de métabolisme minimal. Parallèlement à ces fluctuations, la température va remonter pendant les réveils périodiques.