Le système digestif des baleines est constitué d’un œsophage, d’un estomac compartimenté (similaire à celui des ruminants comme les vaches ou les hippopotames) et d’un intestin. Les proies, ingérées une à la fois comme chez les baleines à dents ou par milliers comme chez les baleines à fanons, sont avalées tout entières sans être mâchées. Elles transitent alors vers l’œsophage, poussées vers l’estomac extensible. L’œsophage du rorqual bleu, même s’il avale 2 à 3 tonnes de krill par jour, ne mesure que 15 à 25 cm une fois étiré au maximum. La nourriture atteint ensuite le premier compartiment de l’estomac: la panse. La nourriture prédigérée y est stockée. Ce compartiment défait la nourriture par des mouvements mécaniques musculaires qu’on appelle péristaltisme. Le tout est ensuite dirigé vers l’estomac principal, le cardiaque, où des glandes produisent de l’acide et des enzymes servant à digérer la nourriture (acide hydrochlorique, pepsine). Le trajet se poursuit par un conduit étroit pour finalement atteindre le dernier compartiment de l’estomac, le pylorique. Celui-ci est caractérisé par la présence de nombreuses glandes à mucus qui faciliteront le transit intestinal. Ce sont les actions combinées de ces différents compartiments qui permettent entre autres de digérer l’exosquelette de chitine du krill et les proies avalées en entier.
La nourriture digérée poursuit son trajet vers l’intestin grêle, où commence l’absorption des nutriments. La taille de l’intestin varie en fonction des espèces: il peut mesurer de 5 à 6 fois la taille de l’animal ce qui équivaut à 150 m chez le rorqual bleu. Les cétacés n’ont pas de vésicule biliaire, c’est donc le foie qui fournit la bile, essentielle à la digestion. Les cétacés ont le plus gros foie de tous les mammifères. Le cachalot détient une substance appelée ambre gris qui facilite la digestion des becs de calmars pouvant irriter l’intestin.
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