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Les derniers stades de la grossesse peuvent rendre la vie difficile car le fœtus appuie contre le diaphragme, ce qui rend la respiration difficile. Mais les serpents qui resserrent leurs victimes avant de les avaler entières doivent surmonter les défis de la respiration alors que leurs poumons sont restreints chaque fois qu'ils dînent. "Sans diaphragme, ils dépendent entièrement des mouvements de leurs côtes", explique John Capano (Brown University), ajoutant que les premiers ancêtres des serpents doivent avoir surmonté le défi de respirer tout en pressant et en digérant le dîner.
Mais il n'était pas clair comment les serpents modernes se sauvent de la suffocation tout en resserrant leurs victimes. Une possibilité était que les animaux ajustent la région de la cage thoracique qu'ils utilisent pour inhaler, selon qu'ils se reposent, étranglent un animal ou digèrent. Pourtant, personne n'avait surveillé en détail les schémas respiratoires des serpents en train de maîtriser leur dîner pour vérifier si les animaux peuvent ajuster la section de la cage thoracique qu'ils utilisent.
Ainsi, Capano et Elizabeth Brainerd (Université Brown) ont fixé un brassard de tensiomètre autour des côtes des boas constricteurs pour limiter leurs mouvements et ont découvert que les reptiles sinueux utilisent différentes sections de la cage thoracique pour respirer lorsque leurs côtes sont resserrées. Ils ont découvert que la partie postérieure du poumon fonctionne comme un soufflet, aspirant de l'air dans le poumon lorsque les côtes plus en avant ne peuvent plus bouger parce qu'elles serrent la proie à mort, et ont publié leur découverte dans Journal of Experimental Biology .
Capano a attaché des marqueurs métalliques minuscules à deux côtes de chaque reptile - une au tiers du corps du serpent et une autre à mi-chemin - pour visualiser comment les côtes se déplaçaient à l'aide de rayons X. Il a ensuite placé un brassard de tensiomètre sur les côtes dans les deux régions, augmentant progressivement la pression pour les immobiliser. "Soit les animaux ne se sont pas souciés de la manchette, soit ils sont devenus défensifs et ont sifflé pour essayer de faire partir le chercheur", se souvient Capano, expliquant que les reptiles remplissent vraiment leurs poumons lorsqu'ils sifflent. "Ce fut l'occasion de mesurer certaines des respirations les plus importantes que prennent les serpents", dit-il.
En reconstituant les mouvements des côtes des boa constrictors, il était clair que les animaux étaient capables de contrôler indépendamment les mouvements des côtes dans différentes parties de la cage thoracique. Lorsque les boa constrictors étaient saisis par le brassard de tensiomètre au tiers du corps, les animaux respiraient en utilisant les côtes plus en arrière, en balançant les côtes vers l'arrière tout en les inclinant pour aspirer l'air dans les poumons. Cependant, lorsque les côtes vers l'arrière du poumon étaient resserrées, les serpents respiraient en utilisant les côtes plus proches de la tête. En fait, les côtes à l'extrémité du poumon ne bougeaient que lorsque les côtes avant étaient saisies, aspirant l'air profondément dans la région, même si elle a un mauvais apport sanguin et ne fournit pas d'oxygène au corps. The far end of the lung was behaving like a bellows, pulling air through the front section of the lung when it could no longer breathe for itself.
In addition, Capano, Scott Boback and Charles Zwemer (both from Dickinson College), filmed and recorded the nerve signals controlling the rib muscles when constricted by the blood pressure cuff, while Boback also filmed a snake with a GoPro as it dined, revealing that the ribs were not simply being held immobile. There were no nerve signals in the constricted muscles; the snakes had shifted to breathing by activating a different set of ribs further along the body.
As subduing and digesting a victim is one of the most energetic things these snakes can do, it was probably essential that they evolved the ability to adjust where they breathe before adopting their new rib-hindering lifestyle to ensure that they didn't suffocate themselves.
