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Certains ours ont une stratégie géniale pour passer l’hiver : rester au lit.
Tous les ours n’hibernent pas, bien sûr, et même ceux qui le font peuvent être techniquement dans un état appelé torpeur, pas une véritable hibernation. Néanmoins, la longue sieste hivernale d’un ours peut lui épargner le froid et la faim qui menacent sa vie jusqu’à ce que le temps se réchauffe.
Les ours engraissent avant l’arrivée de l’hiver, puis réduisent leur rythme cardiaque et leur métabolisme pendant l’hibernation, ce qui leur permet de dormir au plus fort de l’hiver sans avoir à se soucier de la nourriture. Mais puisque l’hibernation peut impliquer de bouger à peine pendant des mois, comment les ours peuvent-ils éviter l’atrophie musculaire pendant une période aussi sédentaire ?
C’est ce qu’une équipe de chercheurs a cherché à apprendre avec une nouvelle étude sur les grizzlis en hibernation, publiée dans la revue Scientific Reports. En plus de faire la lumière sur les ours eux-mêmes, cette recherche pourrait également profiter à notre espèce, affirment les chercheurs, en nous aidant à limiter la faiblesse musculaire qui se produit souvent lorsque les gens sont alités ou immobilisés pour des périodes prolongées.
« L’atrophie musculaire est un véritable problème humain qui se produit dans de nombreuses circonstances. Nous ne sommes pas encore très bons pour la prévenir », déclare l’auteur principal, Douaa Mugahid, chercheur postdoctoral à la Harvard Medical School, dans un communiqué. « Pour moi, la beauté de notre travail a été d’apprendre comment la nature a mis au point un moyen de maintenir les fonctions musculaires dans les conditions difficiles de l’hibernation. Si nous pouvons mieux comprendre ces stratégies, nous serons en mesure de développer des méthodes nouvelles et non intuitives pour mieux prévenir et traiter l’atrophie musculaire chez les patients ».
Les risques de l’hibernation
Bien qu’il puisse sembler agréable de s’endormir tout l’hiver, un sommeil prolongé comme celui-ci ferait des ravages dans le corps humain, soulignent Mugahid et ses co-auteurs. Une personne souffrirait probablement de caillots sanguins et d’effets psychologiques, notent-ils, ainsi que d’une perte importante de force musculaire due à la désuétude, comme ce que nous vivons après avoir eu un membre dans un plâtre ou avoir dû rester au lit pendant de longues périodes.
Les grizzlis, en revanche, semblent bien supporter l’hibernation. Ils sont peut-être un peu lents et affamés lorsqu’ils se réveillent au printemps, mais c’est à peu près tout. Dans l’espoir de comprendre pourquoi, Mugahid et ses collègues ont étudié des échantillons de muscles prélevés sur des grizzlis pendant l’hibernation ainsi qu’à des périodes plus actives de l’année.
« En combinant des techniques de séquençage de pointe avec la spectrométrie de masse, nous voulions déterminer quels gènes et quelles protéines sont régulés à la hausse ou à la baisse pendant et entre les périodes d’hibernation », explique Michael Gotthardt, chef du groupe de biologie des cellules neuromusculaires et cardiovasculaires au Centre Max Delbrück de médecine moléculaire (MDC) à Berlin.
Gardez à l’esprit
Les expériences ont révélé des protéines qui « influencent fortement » le métabolisme des acides aminés d’un ours pendant l’hibernation, rapportent les chercheurs, ce qui entraîne des niveaux plus élevés de certains acides aminés non essentiels (AANE) dans les cellules musculaires de l’ours. L’équipe a également comparé les résultats obtenus chez les ours avec des données provenant d’humains, de souris et de nématodes.
« Dans des expériences avec des cellules musculaires isolées d’humains et de souris qui présentent une atrophie musculaire, la croissance cellulaire pourrait également être stimulée par les NEAA », explique M. Gotthardt. Cela dit, des études cliniques antérieures ont toutefois montré « que l’administration d’acides aminés sous forme de pilules ou de poudres ne suffit pas à prévenir l’atrophie musculaire chez les personnes âgées ou alitées », ajoute-t-il.
Cela suggère qu’il est important que le muscle produise lui-même ces acides aminés, explique-t-il, car le simple fait de les ingérer pourrait ne pas les délivrer là où ils sont nécessaires. Ainsi, plutôt que d’essayer d’imiter la technique de protection musculaire d’un ours sous forme de pilules, une meilleure thérapie pour l’homme pourrait consister à essayer d’amener le tissu musculaire humain à fabriquer lui-même des NEAA. Cependant, nous devons d’abord savoir comment activer les bonnes voies métaboliques chez les patients qui risquent de souffrir d’atrophie musculaire.
Pour déterminer quelles voies de signalisation doivent être activées dans le muscle, les chercheurs ont comparé l’activité des gènes chez le grizzly avec celle des humains et des souris. Les données humaines proviennent de patients âgés ou alités, disent-ils, tandis que les données sur les souris proviennent de souris souffrant d’atrophie musculaire, causée par un plâtre qui réduit les mouvements.
« Nous voulions savoir quels gènes sont régulés différemment entre les animaux qui hibernent et ceux qui n’hibernent pas », explique M. Gotthardt.
Prochaines étapes
Ils ont cependant trouvé de nombreux gènes correspondant à cette description, et il leur fallait donc un autre plan pour réduire la liste des candidats à la thérapie des amyotrophies. Ils ont mené d’autres expériences, cette fois-ci avec de minuscules animaux appelés nématodes. Dans le cas des nématodes, explique M. Gotthardt, « les gènes individuels peuvent être désactivés relativement facilement et on peut rapidement voir les effets que cela a sur la croissance musculaire ».
Grâce à ces nématodes, les chercheurs ont identifié plusieurs gènes intrigants qu’ils espèrent maintenant étudier plus avant. Ces gènes comprennent Pdk4 et Serpinf1, qui sont impliqués dans le métabolisme du glucose et des acides aminés, ainsi que le gène Rora, qui aide notre corps à développer des rythmes circadiens.
C’est une découverte prometteuse, mais comme le souligne M. Gotthardt, nous devons encore bien comprendre comment cela fonctionne avant de pouvoir le tester chez l’homme. « Nous allons maintenant examiner les effets de la désactivation de ces gènes », dit-il. « Après tout, ils ne sont utilisables comme cibles thérapeutiques que s’il n’y a que des effets secondaires limités ou pas d’effets du tout ».
