Nous avons tous un jour été une sirène… En quelque sorte.

Dans l'utérus de la mère, le fœtus flotte dans un liquide clair, légèrement jaunâtre, qui l'entoure et le protège pendant la grossesse, lui permettant de bouger et d'entraîner ses muscles. Un disque de tissu spongieux appelé placenta, d'environ 20 centimètres de diamètre et d'une épaisseur d’à peu près 2,5 centimètres, relie le fœtus à l'utérus de la mère par l'intermédiaire du cordon ombilical. Ce dernier apporte tous les nutriments et l'oxygène dont le bébé a besoin jusqu'à la naissance. Comment passe-t-il d’une respiration sous l'eau, comme une sirène, à sa première bouffée d'air lorsqu'il vient au monde ?

Un rapide et complexe enchaînement d'événements physiologiques et moléculaires permet au nouveau-né de prendre sa toute première respiration, généralement dans les dix secondes qui suivent l'accouchement. « C'est l'un des moments les plus importants en début de vie », explique David Tingay, néonatologue au Royal Children's Hospital de Melbourne, en Australie.

Cette première respiration marque l'étape cruciale qu’est le passage de la circulation fœtale à la respiration autonome.

« C'est une transition tout à fait remarquable que nous effectuons tous », affirme David Tingay.

COMMENT LE FŒTUS RESPIRE-T-IL AVANT LA NAISSANCE SANS UTILISER SES POUMONS ?

Vous aurez peut-être du mal à le croire, mais quatre semaines après la fécondation environ, la ressemblance entre les humains et les poissons est remarquable. Chez ces derniers toutefois, les structures pliées du cou se transforment en filaments charnus appelés branchies. Remplies de vaisseaux sanguins, l'oxygène y est extrait de l'eau et le dioxyde de carbone rejeté. Chez les humains, ces mêmes structures pliées deviennent des mâchoires.

Vers la quatrième ou cinquième semaine de gestation, le système respiratoire du fœtus commence à se former à partir d’une invagination de la partie antérieure de l’intestin primitif. À la fin de la huitième semaine, l'architecture de base des poumons est formée et, tout au long des semaines et des mois suivants, le tissu pulmonaire se développe et mûrit. Lorsque la grossesse arrive à terme, à neuf mois, les poumons du fœtus sont aboutis et presque prêts à inspirer et à expirer en dehors de l'utérus.

Dans ce dernier, cependant, les poumons du fœtus sont remplis de liquide qu’ils sécrètent eux-mêmes. Celui-ci protège les organes en développement d’une éventuelle compression ou de dommages.

Avant la naissance, le réseau de vaisseaux sanguins du placenta facilite l'apport en oxygène, ainsi qu’en nutriments, et élimine ce qui doit l’être. L'oxygène provenant de la circulation sanguine de la mère est transféré à travers le placenta dans celle du fœtus, tandis que le dioxyde de carbone et autres rejets du fœtus sont éliminés de la même manière, en sens inverse.

Ce processus, connu sous le nom de respiration placentaire, permet au fœtus d'obtenir l'oxygène nécessaire aux besoins de son métabolisme sans utiliser ses propres poumons. Le sang riche en oxygène provenant du placenta est distribué aux organes et tissus en développement du fœtus par les artères ombilicales, tandis que le sang pauvre en oxygène est renvoyé au placenta par la veine ombilicale.

Étant donné que le fœtus dépend entièrement du placenta pour sa nutrition et son oxygène, ses poumons, remplis de liquide, restent inactifs, attendant de se mettre en action quelques secondes avant et après la naissance.

COMMENT UN BÉBÉ COMMENCE-T-IL À RESPIRER DE L'AIR ET À UTILISER SES PROPRES POUMONS ?

Le fœtus commence à effectuer des mouvements respiratoires dès la dixième ou douzième semaine environ. Ceux-ci s'intensifient au cours du développement, de sorte qu'après quarante semaines de gestation, le bébé soit prêt à respirer en dehors de l'utérus.

« Mais le fœtus ne respire pas encore réellement à ce moment-là », explique le néonatologue Caraciolo Fernandes. Ces mouvements l'entraînent à utiliser ses muscles respiratoires et permet de développer ses poumons et son réseau neuronal respiratoire afin d'être prêt à la naissance.

Lorsque le bébé traverse la filière pelvigénitale, la compression fait sortir une partie du liquide de ses poumons. Les variations de pression pendant l'accouchement et les changements hormonaux provoquent également l'absorption du liquide pulmonaire. Une fois le bébé mis au monde, la chute brutale de température entre l'intérieur de l'utérus et le monde extérieur, le stimulus physique de l'air froid sur sa peau et la lumière vive qui l’éblouit dans les secondes qui suivent sa naissance déclenchent sa première inspiration.

« Les poumons du fœtus agissent comme une grosse éponge dont tous les petits espaces se rempliraient soudainement d’air », explique David Tingay. « C'est ce que font les bébés lors de leur toute première respiration. »

La pression provoquée par l'afflux d'air lors de la première respiration pousse le liquide restant hors des poumons.

« L'accouchement est le moment où nous souhaitons vraiment que notre bébé pleure », explique Caraciolo Fernandes, du Baylor College of Medicine et du Texas Children's Hospital. « Vous voulez qu'il pleure autant qu'il le peut car cela permet d’ouvrir vraiment ses poumons. »

Lorsque les poumons s'ouvrent, l'air remplit les espaces et aide les organes à absorber ce qu’il reste de liquide, poursuit Caraciolo Fernandes. Le liquide résiduel est soit expulsé par la toux, soit progressivement absorbé dans la circulation sanguine et le système lymphatique.

Outre les stimuli neuronaux qui activent la respiration chez le nouveau-né, certains gènes spécifiques sont également activés à la naissance. Lorsque les souris naissent, leurs neurones libèrent un neurotransmetteur appelé PACAP qui régule leur respiration. Une autre étude, elle aussi menée sur des souris, révèle qu'un gène appelé Foxa2 leur est nécessaire à la naissance pour pouvoir respirer de l’air.

Lors des naissances par césarienne, dans l’éventualité où le travail ne se serait pas déclenché naturellement, le processus prénatal de commutation de l'absorption des fluides dans les poumons n'a pas lieu. Certains de ces bébés peuvent encore avoir du liquide dans leurs poumons, ce qui entraîne des problèmes respiratoires après l'accouchement. Cependant, cela arrive plus souvent chez les bébés nés prématurément car, non seulement ils ont du liquide non absorbé dans les poumons, mais ceux-ci peuvent également être sous-développés. C'est pourquoi certains néonatologues déconseillent les césariennes programmées, à moins qu'elles ne soient médicalement justifiées.

Nous ne savons pas exactement comment une sirène peut respirer sous l'eau. Néanmoins, même Ariel, la Petite Sirène, a été contrainte par Ursula la sorcière de « prendre une gorgée et de respirer ».  Elle a également dû signer un contrat stipulant qu’en échange de sa voix elle pourrait passer de la vie sous-marine à celle sur la terre ferme. De même, en prenant leur première grande inspiration, les bébés rompent leur dépendance à l'utérus et au placenta. Ils quittent leur monde sous-marin, prennent leur indépendance et respirent à pleins poumons.