Le grand cachalot dort à la verticale, immobile, à une vingtaine de mètres sous la surface. Cette position pose une difficulté que l’on mesure mal : sa tête représente près d’un tiers de son corps et se compose d’huile, de cire et d’air, trois matériaux qui flottent. Un tel animal devrait remonter comme un bouchon. Une équipe suisse et britannique montre qu’il s’y oppose en relâchant des bulles, et quantifie ce mécanisme pour la première fois.
Le sommeil vertical, décrit en 2008
Le comportement a été caractérisé en 2008 dans Current Biology par Patrick Miller et ses collègues. Le cachalot se repose en dérivant sous la surface dans une position verticale stéréotypée, sans nager, par siestes de dix à quinze minutes, généralement autour de vingt-cinq mètres de profondeur.
Deux avantages sont attribués à cette posture. Se tenir sous la surface met l’animal à l’abri de l’agitation des vagues. Et rester peu profond lui évite le coût de transit d’une plongée profonde, dispendieuse pour un animal qui ne cherche pas à se nourrir. Notre page sur le sommeil des cétacés replace cette particularité parmi les autres stratégies du groupe.
Une observation restait sans explication : pendant ces phases, les cachalots émettent des bulles. C’est l’objet de la nouvelle étude, signée Noémie Freymond, de l’université de Neuchâtel, avec Alec Burslem et Patrick Miller, de l’université de St Andrews.
Le problème physique : la loi de Boyle-Mariotte
Un plongeur en apnée emporte un volume de gaz dans ses poumons et ses voies aériennes. Ce gaz obéit à une loi élémentaire : à température constante, le produit de la pression par le volume reste constant. Comprimez-le, il occupe moins de place ; relâchez la pression, il se dilate.
Sous l’eau, la pression augmente d’environ une atmosphère tous les dix mètres. Il en découle une instabilité : plus l’animal remonte, plus son gaz se dilate, plus il déplace d’eau, et plus il flotte. Le phénomène s’auto-entretient, puisque flotter davantage fait remonter davantage.
Un point technique commande tout le reste de l’article : la dilatation ne dépend pas de la distance parcourue mais du rapport des pressions. Dix mètres de remontée n’ont donc pas du tout le même effet selon la profondeur de départ.
| Situation | Remontée | Dilatation du gaz |
|---|---|---|
| Repos pendant la remontée d’une plongée profonde | de 200 m à 190 m | × 1,05 |
| Sieste à la profondeur habituelle | de 25 m à 15 m | × 1,40 |
| Dérive vers la surface | de 15 m à 5 m | × 1,67 |
| Enfoncement par la queue, retour en surface | de 8 m à 0 m | × 1,80 |
En expulsant du gaz, l’animal réduit le volume qu’il déplace et compense la dilatation pour rester neutre. Une régulation de ballast, en somme.
Protocole
Observer une baleine souffler des bulles à vingt-cinq mètres de fond est en pratique impossible. Les chercheurs ont donc procédé par enregistrement embarqué. Des balises fixées par ventouses sur 42 cachalots des îles Lofoten, au nord de la Norvège, ont capté simultanément trois informations : le son des bulles expulsées par l’évent, la profondeur de l’animal, et l’orientation de sa tête, vers le haut ou vers le bas.
Les balises se détachent ensuite et sont récupérées en surface pour analyse. Sur les 42 individus, les auteurs ont retenu les dix qui se reposaient principalement lors de plongées effectuées la tête la première, configuration où le mécanisme est le plus lisible.
Sur ces enregistrements, ils ont construit une simulation intégrant la densité des tissus, le coefficient de traînée et le volume de gaz embarqué, puis l’ont confrontée aux profils de profondeur réels. Le raisonnement est le suivant : si la trajectoire prédite ne coïncide avec la trajectoire observée qu’une fois le dégagement de bulles pris en compte, alors ce dégagement remplit bien une fonction de régulation.
Résultats
Les dix individus ont émis des bulles pendant leurs plongées de repos, sans exception, et la simulation confirme que ce dégagement leur permet de rester immergés au lieu de dériver vers la surface.
La démonstration la plus parlante tient à la comparaison entre modes de repos, car elle suit exactement la prédiction du tableau ci-dessus. Un cachalot qui somnole près de la surface souffle des bulles environ onze fois par sieste. Un cachalot qui se repose en remontant d’une plongée de plus de deux cents mètres n’en souffle que trois ou quatre. En profondeur, le gaz est déjà comprimé et la dérive lente ; près de la surface, la dilatation s’emballe et impose des purges répétées.
Un second résultat porte sur le point de départ, et il indique une régulation plus fine encore. Les cachalots entament leurs plongées de repos avec un volume de gaz inférieur à celui qu’ils embarquent pour une plongée d’alimentation profonde. Le réglage ne se fait donc pas seulement en cours de route, par les bulles, mais aussi en amont, par le dosage de l’inspiration initiale.
Deux questions que l’étude laisse ouvertes
Les bulles servent-elles aussi à autre chose ? Les auteurs écrivent explicitement ne pas pouvoir exclure que ce dégagement soit lié à l’évacuation du dioxyde de carbone ou de l’azote en excès depuis les tissus vers les poumons. L’enjeu dépasse la flottabilité : un plongeur en apnée répétée accumule de l’azote dissous, avec le risque d’accident de décompression que cela suppose. Les deux fonctions ne s’excluent pas, et la question de la gestion de l’azote chez cette espèce reste ouverte, comme le détaille notre page sur la plongée du cachalot sans accident de décompression.
L’animal dort-il vraiment pendant ce temps ? C’est la question la plus troublante, et elle est posée par la revue elle-même. Souffler une bulle au bon moment pour ne pas dériver suppose de percevoir sa propre profondeur, donc de surveiller son environnement. Or on ignore si le cachalot dort comme nous, ou à la manière des dauphins, un hémisphère cérébral à la fois, l’autre restant en veille. Le mécanisme décrit ici pourrait être le fait d’un cerveau à demi éveillé, ou d’un automatisme. Rien ne permet encore de trancher.
Deux limites de portée méritent enfin d’être signalées. L’analyse repose sur dix animaux d’une seule population, celle qui fréquente les Lofoten. Et le cœur de la démonstration est une simulation : elle établit que le dégagement de bulles suffit à rendre compte des trajectoires observées, ce qui constitue une cohérence forte, mais ne mesure pas directement le volume de gaz expulsé.
Ce que ce travail éclaire
Le sommeil d’un animal marin n’est pas une mise en veille. Il exige de tenir une position dans un fluide dont la pression varie à chaque mètre, sans dépenser l’énergie musculaire que l’on cherche précisément à économiser. La solution du cachalot est d’une remarquable sobriété : plutôt que de nager pour se maintenir, il ajuste sa propre densité, comme un sous-marin réglerait ses ballasts.
Le résultat complète ce que l’on sait de la physiologie de la plongée chez cette espèce, championne des records de profondeur. Il illustre aussi ce que permettent les balises embarquées : reconstituer, à partir d’un son et d’une courbe de profondeur, un comportement que personne n’a jamais pu observer directement.
Référence : Freymond N., Burslem A. et Miller P. J. O., « Buoyancy regulation through modulation of onboard gas volume by resting sperm whales (Physeter macrocephalus) », Journal of Experimental Biology, 229(14), jeb251920, 15 juillet 2026. Les données sont déposées en accès libre sur Open Science Framework. Synthèse : Kay J., « Blowing bubbles helps sperm whales sleep soundly beneath the waves », Inside JEB, 229(14), jeb252978. Comportement de repos initialement décrit par Miller P. J. O., Aoki K., Rendell L. et Amano M., Current Biology, 18(1), R21-R23, 2008. Le travail de terrain a été financé par plusieurs programmes de recherche navale, américain, néerlandais, britannique et français, dans le cadre desquels ces campagnes de marquage ont été menées.
