Comment les chouettes tournent-elles la tête à 270 degrés ?

Comment les chouettes tournent-elles la tête aussi loin ? Elles la font pivoter jusqu’à environ 270 degrés grâce à 14 vertèbres cervicales, deux fois plus que nous. Une équipe de Johns Hopkins a montré en 2013 que leurs artères du cou passent dans des canaux osseux environ dix fois plus larges qu’elles, ce qui évite de couper l’irrigation du cerveau.

Chouettes et hiboux peuvent ainsi tourner la tête d’environ 135 degrés de chaque côté. Ils disposent aussi d’une seule articulation entre le crâne et la colonne, et de vaisseaux sanguins disposés de façon à ce que la torsion ne prive pas le cerveau de sang. Ils ont besoin de cette souplesse parce que leurs yeux énormes sont fixes et ne peuvent pas pivoter dans leurs orbites.

Les travaux de l’université Johns Hopkins présentés en 2013 ont enfin montré comment la circulation sanguine résiste à une torsion aussi extrême. C’est une belle pièce d’anatomie, qui explique aussi les hochements et inclinaisons de tête que l’on voit quand une chouette hulotte ou une chevêche vous observe.

En bref : la rotation de la tête des chouettes

Les chouettes peuvent-elles tourner la tête à 360 degrés ?

Non. Une chouette ne peut pas faire un tour complet avec sa tête. Le chiffre retenu par Audubon et la plupart des sources est d’environ 270 degrés, ce qui reste remarquable. En basculant très vite d’une épaule à l’autre, la chouette voit pourtant tout ce qui se passe derrière elle, d’où l’impression d’un tour complet.

Concrètement, une chouette tournée vers le nord peut regarder vers le sud-est par-dessus son épaule gauche, ou vers le sud-ouest par-dessus son épaule droite, sans bouger les pattes. Comme elle peut tourner dans les deux sens, elle voit en pratique tout ce qui se passe derrière elle en basculant rapidement d’un côté à l’autre.

Ce basculement peut être si rapide qu’il ressemble à un tour complet. C’est de là que vient le mythe des 360 degrés.

Pourquoi les chouettes doivent-elles tourner la tête ?

Parce que leurs yeux ne bougent presque pas. Très grands et allongés en forme de tube, ils sont tenus par un anneau osseux, l’anneau sclérotique, et restent fixes dans leurs orbites. Pour regarder ailleurs, la chouette doit donc tourner toute la tête. Son cou très souple compense des yeux fixes et dirigés vers l’avant.

La réponse courte : leurs yeux.

Des yeux en forme de tube

La plupart des animaux, nous compris, ont des globes oculaires à peu près sphériques qui roulent dans leurs orbites. Les yeux des chouettes sont différents. Ils sont allongés, plutôt comme de courts tubes ou cylindres, avec une grande cornée et un grand cristallin à l’avant et une large rétine au fond. Cette forme loge un grand œil qui capte beaucoup de lumière dans un crâne où la place est limitée, ce qui aide à voir dans la pénombre.

Tenus par de l’os

Les yeux des chouettes sont maintenus par des anneaux sclérotiques, des anneaux de petites plaques osseuses dans la paroi de l’œil. Beaucoup d’oiseaux et de reptiles en possèdent, mais chez les chouettes ils sont particulièrement développés et forment un support tubulaire. Avec la forme de l’œil, cela rend les yeux presque immobiles : une chouette ne peut faire que de minuscules mouvements oculaires.

Une vision tournée vers l’avant

Les yeux des chouettes sont orientés vers l’avant, ce qui donne une large zone de vision binoculaire où les deux yeux voient la même scène. Cela améliore la perception de la profondeur, utile pour juger l’attaque sur un campagnol. La contrepartie est un champ de vision total plus étroit que celui d’un pigeon ou d’un canard, dont les yeux placés sur les côtés de la tête couvrent presque tout l’horizon.

La logique est donc claire : avec des yeux fixes et dirigés vers l’avant, le seul moyen de regarder ailleurs est de tourner toute la tête.

Comment le cou d’une chouette peut-il tourner autant ?

Grâce à trois atouts réunis : 14 vertèbres cervicales, qui répartissent la torsion en nombreuses petites rotations, un pivot unique entre le crâne et la colonne, le condyle occipital, et des articulations, ligaments et muscles très souples. À cela s’ajoute une circulation sanguine adaptée, sans laquelle une telle rotation serait dangereuse pour le cerveau.

Deux fois plus de vertèbres cervicales

Les chouettes ont 14 vertèbres cervicales. L’être humain en a 7, comme presque tous les mammifères, y compris la girafe, dont les vertèbres sont simplement très longues. Plus de vertèbres, c’est plus d’articulations, et la torsion peut se répartir en de nombreuses petites rotations au lieu d’être concentrée sur quelques-unes.

Les oiseaux ont en général plus de vertèbres cervicales que les mammifères, avec de fortes différences selon les groupes, d’environ 10 à plus de 20 chez les cygnes. Les chouettes ne sont donc pas exceptionnelles par leur nombre de vertèbres. Ce qui les distingue, c’est la façon dont tout le système, os et circulation, est réglé pour une rotation extrême.

Un pivot unique sous le crâne

Les mammifères ont deux bosses arrondies, les condyles occipitaux, par lesquelles le crâne repose sur la première vertèbre. Les oiseaux n’en ont qu’une. Un condyle unique fonctionne plutôt comme une rotule, ce qui autorise une rotation plus libre. Ce trait est commun aux oiseaux et aux reptiles, et participe à la grande mobilité de la tête des oiseaux en général.

Des articulations et des muscles souples

Les articulations entre vertèbres, les ligaments et la disposition des muscles du cou permettent une grande amplitude de torsion et de flexion. Les chouettes peuvent non seulement tourner la tête, mais aussi l’incliner sur le côté, jusqu’à la retourner presque à l’envers, un geste fréquent chez les jeunes qui examinent quelque chose d’inconnu.

Pourquoi la rotation ne coupe-t-elle pas la circulation ?

Parce que leurs artères du cou sont protégées. Selon l’étude de Johns Hopkins, elles passent dans des canaux osseux environ dix fois plus larges qu’elles, gardent du mou en réserve, et des réservoirs de sang à la base du crâne ainsi que des connexions entre artères maintiennent l’irrigation du cerveau et des yeux pendant la torsion.

C’est la partie la plus intéressante, et elle a longtemps intrigué les scientifiques.

Chez l’être humain, une torsion brutale et violente du cou peut léser les artères qui le traversent, en particulier les artères vertébrales, qui passent par de petits trous dans les vertèbres cervicales. Une lésion de la paroi de ces artères peut provoquer un caillot et un accident vasculaire cérébral. Les chouettes tournent la tête bien plus loin, tous les jours, sans dommage.

Une équipe de l’université Johns Hopkins, menée par l’illustrateur médical Fabian de Kok-Mercado avec le neuroradiologue Philippe Gailloud, a étudié le cou d’une douzaine de chouettes et hiboux morts de causes naturelles, appartenant à trois espèces : le harfang des neiges, la chouette rayée et le grand-duc d’Amérique. Leurs travaux, primés au concours international de visualisation scientifique 2012 de la National Science Foundation et de la revue Science, ont été présentés dans le numéro de Science du 1er février 2013. Les chercheurs ont injecté un produit de contraste dans les vaisseaux et utilisé l’imagerie et une dissection minutieuse pour les suivre. Ils ont décrit plusieurs adaptations.

Des canaux osseux larges

Chez les chouettes, l’artère vertébrale passe dans des trous des vertèbres, les foramens transversaires, bien plus larges que l’artère elle-même. L’étude indique que dans la plupart des vertèbres cervicales ces trous ont environ dix fois le diamètre de l’artère. Cet espace, amorti par les tissus et les sacs aériens environnants, permet à l’artère de bouger et de glisser au lieu d’être étirée ou coincée quand le cou tourne.

Du mou en réserve

Les chercheurs ont constaté que l’artère vertébrale entre dans le canal cervical plus haut dans le cou que chez beaucoup d’autres oiseaux, au niveau de la 12e vertèbre cervicale plutôt que de la 14e. Il reste ainsi, plus bas, une portion d’artère plus longue et plus lâche, qui donne du mou pour la torsion.

Des réservoirs de sang à la base de la tête

À la base du crâne, les chercheurs ont trouvé que de grosses artères pouvaient se dilater en réservoirs extensibles. Quand la chouette tourne la tête, le débit dans le cou peut être en partie réduit. Ces réservoirs stockeraient du sang qui continue d’alimenter le cerveau et les yeux pendant la rotation, puis se rempliraient de nouveau quand le cou se redresse.

Des connexions entre artères

De petits vaisseaux de liaison, les anastomoses, relient les artères carotides et vertébrales. Si une voie est comprimée pendant la rotation, le sang peut passer par une autre. L’être humain possède beaucoup moins de voies de ce type, ce qui explique en partie la gravité d’une lésion d’une artère du cou chez nous.

La leçon de l’étude : la rotation de la tête des chouettes ne dépend pas seulement des os, mais d’une circulation conçue pour supporter la torsion.

Que se passerait-il si un humain essayait ?

Notre cou est construit pour une amplitude bien plus faible. Un adulte peut en général tourner la tête d’environ 70 à 90 degrés de chaque côté, et une grande partie du mouvement se fait entre les deux premières vertèbres. Au-delà, les os, les ligaments et les vaisseaux limitent le mouvement.

Chez nous, les artères vertébrales passent dans des trous osseux étroits des vertèbres cervicales et contournent le sommet de la colonne avant d’entrer dans le crâne. Une torsion brutale ou un étirement excessif, par exemple lors d’un accident de voiture, peut déchirer leur paroi interne. Cette lésion, appelée dissection, peut entraîner un caillot et un AVC. Elle est rare, mais c’est exactement le type de dommage que le cou des chouettes semble conçu pour éviter.

Ce contraste explique que l’étude ait intéressé les chercheurs en médecine. Elle n’a pas débouché sur un traitement, mais elle montre en détail comment un système vasculaire peut être organisé pour tolérer des mouvements extrêmes.

La rotation est-elle la même chez toutes les espèces ?

Probablement en grande partie, mais personne ne l’a mesuré précisément. L’anatomie en cause, 14 vertèbres cervicales, yeux tubulaires fixes et artères adaptées, semble partagée par les chouettes et hiboux. L’étude de 2013 n’a toutefois porté que sur une douzaine d’oiseaux de trois espèces américaines, sur quelque 250 espèces de rapaces nocturnes.

La plupart des sources décrivent les chouettes et hiboux dans leur ensemble comme capables de tourner la tête jusqu’à environ 270 degrés, et l’anatomie en cause, 14 vertèbres cervicales, yeux tubulaires fixes et artères adaptées, semble largement partagée. L’étude de 2013 n’a toutefois porté que sur une douzaine d’individus de trois espèces nord-américaines. Les angles maximaux n’ont pas été mesurés avec précision pour la plupart des quelque 250 espèces de rapaces nocturnes du monde.

Sur le terrain, on remarque que les petites espèces semblent particulièrement expressives de la tête. La chevêche d’Athéna, perchée sur un piquet ou un vieux saule têtard, hoche, pivote et incline souvent la tête en observant un promeneur. Les grandes espèces comme le hibou grand-duc ou la chouette hulotte bougent plus lentement et posément, avec la même amplitude.

À quoi sert cette souplesse ?

Elle permet à la chouette de surveiller tout autour d’elle sans bouger le corps, donc sans se trahir, de tourner son disque facial vers un bruit pour le localiser et de balancer la tête pour évaluer les distances par parallaxe. Pour un chasseur nocturne aux yeux fixes, c’est un outil de chasse autant que de vigilance.

Surveiller sans bouger

Une chouette immobile dans un arbre est plus difficile à repérer pour ses proies et ses prédateurs qu’une chouette qui remue. Une tête qui pivote lui permet de surveiller tout autour pendant que son corps reste immobile et camouflé.

Localiser les sons

Les chouettes chassent beaucoup à l’oreille. Leur disque facial collecte le son et, chez certaines espèces comme la chouette hulotte, les ouvertures des oreilles sont placées à des hauteurs différentes, ce qui aide à situer un bruit en trois dimensions. Tourner la tête aligne le visage sur la source du son. Voyez les oiseaux ont-ils des oreilles pour comprendre comment cela fonctionne.

Évaluer les distances en balançant la tête

Les chouettes hochent, balancent ou font tourner la tête en cercle quand elles étudient quelque chose. Comme leurs yeux ne bougent pas, déplacer toute la tête leur donne des vues depuis des positions légèrement différentes. Cette parallaxe les aide à juger distance et profondeur. Le pigeon hoche la tête pour une raison voisine, expliquée dans pourquoi les pigeons hochent la tête en marchant.

Voler en silence tout en regardant

Les chouettes doivent écouter et regarder en vol, ce qui explique en partie leur vol si silencieux. Notre guide pourquoi les chouettes volent en silence détaille les particularités des plumes en cause.

Les chouettes peuvent-elles bouger les yeux ?

À peine. Les yeux des chouettes sont des tubes allongés plutôt que des sphères, maintenus par des anneaux sclérotiques osseux. Cette forme loge un très grand œil dans un crâne où la place est comptée, mais elle le rend presque immobile. Audubon le résume ainsi : leurs yeux sont fixes et ne peuvent pas bouger comme les nôtres.

C’est pourquoi on voit si souvent une chouette tourner, incliner ou balancer la tête là où nous nous contenterions d’un simple coup d’œil. Ces mouvements de tête l’aident aussi à trianguler la position d’une proie avant de fondre dessus.

Comment fonctionnent les yeux des chouettes dans le noir ?

Les chouettes voient dans la pénombre grâce à des yeux immenses, aux grandes cornées et aux grands cristallins, qui captent le maximum de lumière, et à une rétine dominée par les bâtonnets, les photorécepteurs de la vision nocturne. Elles ont moins de cônes que les oiseaux diurnes. Elles ne sont pas aveugles en plein jour pour autant.

La rotation de la tête n’a de sens que parce que leurs yeux sont très spécialisés pour la faible lumière. Leurs grandes cornées et leurs grands cristallins captent le maximum de lumière, et leur rétine est dominée par les bâtonnets, les photorécepteurs qui fonctionnent en pénombre. Elles ont moins de cônes, les cellules de la vision des couleurs, que la plupart des oiseaux diurnes, ce qui suggère une vision des couleurs moins riche que celle des passereaux, même si certaines en gardent probablement une part. Notre article les oiseaux voient-ils les couleurs explique la vision des couleurs chez les oiseaux.

Les chouettes ne sont pas aveugles en plein jour, contrairement à une idée répandue. Beaucoup chassent à l’aube et au crépuscule, et certaines, comme la chevêche d’Athéna, sont souvent actives de jour. Ce qui leur manque, c’est la capacité de bouger les yeux pour suivre quelque chose, ce qui nous ramène au cou.

D’autres oiseaux tournent-ils la tête aussi loin ?

Aucun n’est aussi connu pour cela que les chouettes et hiboux, mais beaucoup d’oiseaux ont un cou très souple. Canards et oies glissent le bec dans les plumes du dos pour dormir, les cygnes ont plus de vertèbres cervicales que les chouettes, et le torcol fourmilier tord la tête comme un serpent quand il se sent menacé.

La plupart des oiseaux ont une tête très mobile comparée à celle des mammifères. Regardez un canard ou une oie endormis : ils glissent le bec dans les plumes du dos, ce qui suppose de tourner la tête complètement vers l’arrière.

Quelques exemples :

• Le torcol fourmilier. Ce petit parent des pics, présent en Europe et en Asie, tord lentement la tête et le cou comme un serpent quand il est menacé, souvent en sifflant. Son nom vient de ce comportement.
• Les hérons et les butors. Leur cou long et souple les aide à frapper vite et à viser avec précision.
• Les cygnes. Ils comptent parmi les oiseaux qui ont le plus de vertèbres cervicales, ce qui leur permet d’atteindre le fond en flottant.
• Les engoulevents. Comme les chouettes, ils comptent sur le camouflage et l’immobilité, mais misent sur des yeux placés sur les côtés plutôt que sur une rotation extrême.

Les chouettes ne sont donc pas les seuls oiseaux au cou souple, mais elles combinent des yeux fixes dirigés vers l’avant, le besoin de surveiller sans bouger et une circulation spécialisée. Chaque oiseau a sa prouesse : la chouette tourne la tête presque à l’envers, le colibri, lui, maîtrise le vol stationnaire.

Idées reçues sur la tête des chouettes

Ce que cela change pour les observateurs de chouettes

• Une chouette de dos peut vous regarder en face. Ne supposez pas qu’elle ne vous a pas remarqué.
• Un hochement de tête signifie qu’elle étudie quelque chose. Peut-être vous. Restez immobile et gardez vos distances.
• Laissez-leur de l’espace. En France, toutes les espèces de rapaces nocturnes sont protégées. Les chouettes au repos se dérangent facilement, et être délogées à répétition leur coûte de l’énergie et les expose aux harcèlements des corneilles, des geais et des merles. Voyez nos guides sur l’éthique de l’observation et l’éthique de la photo d’oiseaux.
• Observez au crépuscule. Beaucoup de rapaces nocturnes s’activent au coucher du soleil. Pour savoir où dorment les oiseaux, voyez où vont les oiseaux la nuit.
• Utilisez de bonnes jumelles. Une chouette posée dans un feuillage dense s’observe mieux avec des jumelles lumineuses ; notre guide comment choisir ses jumelles explique ce qui compte.

Comment observer ce comportement vous-même ?

Le plus simple est de repérer un dortoir connu, de vous installer à bonne distance et de venir au crépuscule, quand les chouettes se réveillent, se lissent les plumes et commencent à scruter les alentours. C’est le moment où les rotations et inclinaisons de tête sont les plus fréquentes. Restez discret et n’utilisez jamais de repasse.

1. Trouvez un dortoir connu. Les associations locales, dont les groupes de la LPO, et les données d’eBird ou de Faune France renseignent souvent sur les dortoirs, mais gardez pour vous la localisation des espèces sensibles.
2. Gardez vos distances. Restez assez loin pour que la chouette reste détendue, sans vous fixer ni plaquer ses plumes.
3. Venez au crépuscule. Quand la lumière baisse, les chouettes se réveillent, s’étirent, se lissent et commencent à scruter : c’est là que les rotations de tête sont les plus fréquentes.
4. Repérez le schéma. Guettez les longues rotations lentes suivies d’immobilité, les inclinaisons latérales et les hochements quand l’oiseau se concentre sur un bruit ou un mouvement.
5. Partez en silence. N’utilisez pas de repasse près d’une chouette au dortoir et n’approchez jamais d’un nid.

L’essentiel en quelques points

• Les chouettes tournent la tête jusqu’à environ 270 degrés, pas 360.
• Leurs yeux tubulaires sont tenus par des anneaux sclérotiques osseux et bougent à peine.
• Elles ont 14 vertèbres cervicales ; l’être humain en a 7.
• Les oiseaux n’ont qu’un condyle occipital, un pivot qui facilite la rotation.
• Selon les travaux de Johns Hopkins présentés en 2013, les artères du cou passent dans des trous osseux environ dix fois plus larges qu’elles.
• L’artère vertébrale entre dans le cou au niveau de la 12e vertèbre, ce qui lui laisse du mou.
• L’étude a porté sur une douzaine d’oiseaux de trois espèces américaines.
• Des réservoirs de sang et des connexions entre artères gardent le cerveau irrigué pendant la rotation.
• Les hochements de tête aident les chouettes à évaluer les distances.

Sources

• Cornell Lab of Ornithology: All About Birds, Great Horned Owl species account
• Cornell Lab of Ornithology: All About Birds, Snowy Owl species account
• RSPB: Wryneck species information
• LPO, Ligue pour la protection des oiseaux
• Oiseaux.net, fiches des espèces d’oiseaux
• Johns Hopkins University, The Hub (2013) : How owls rotate their heads without injury
• Smithsonian Magazine : Solving the mystery of owls’ head-turning abilities
• Audubon : ¿Por qué las lechuzas giran la cabeza?