Un régime riche en sucre est une mauvaise nouvelle pour les humains, conduisant au diabète, à l’obésité et même au cancer. Pourtant, les chauves-souris frugivores survivent et même prospèrent en mangeant chaque jour jusqu’à deux fois leur poids corporel en fruits sucrés.
Aujourd’hui, des scientifiques de l’UC San Francisco ont découvert comment les chauves-souris frugivores ont pu évoluer pour consommer autant de sucre, avec des implications potentielles pour les 37 millions d’Américains atteints de diabète. Les résultatsPublié dans Communications naturellessoulignent les adaptations du corps des chauves-souris frugivores qui empêchent leur alimentation riche en sucre de devenir nocive.
Le diabète est la huitième cause de décès aux États-Unis, selon les Centers for Disease Control and Prevention, et il est responsable de 237 milliards de dollars de coûts médicaux directs chaque année.
« En cas de diabète, le corps humain ne peut pas produire ou détecter l’insuline, ce qui entraîne des problèmes de contrôle de la glycémie », a déclaré Nadav Ahituv, Ph.D., directeur de l’Institut de génétique humaine de l’UCSF et co-auteur principal de l’article. « Mais les chauves-souris frugivores ont un système génétique qui contrôle la glycémie sans faute. Nous aimerions apprendre de ce système pour créer de meilleures thérapies de détection de l’insuline ou du sucre pour les humains. »
L’équipe d’Ahituv s’est concentrée sur l’évolution du pancréas de chauve-souris, qui contrôle la glycémie, et des reins. Ils ont découvert que le pancréas d’une chauve-souris frugivore, comparé à celui d’une chauve-souris insectivore, présentait des cellules productrices d’insuline supplémentaires ainsi que des modifications génétiques qui l’aidaient à traiter une immense quantité de sucre. De plus, les reins des chauves-souris frugivores se sont adaptés pour garantir que les électrolytes vitaux soient retenus de leurs repas aqueux.
« Même de petits changements apportés à des lettres simples d’ADN rendent ce régime viable pour les chauves-souris frugivores », a déclaré Wei Gordon, Ph.D., co-premier auteur de l’article, récent diplômé du programme TETRAD de l’UCSF et professeur adjoint de biologie. au Collège Menlo. « Nous devons comprendre le métabolisme riche en sucre comme celui-ci pour progresser en aidant un Américain sur trois qui est prédiabétique. »
Une dent sucrée sans conséquences
Chaque jour, après 20 heures de sommeil, les roussettes se réveillent pendant quatre heures pour se gaver de fruits. Puis c’est le retour au perchoir.
Pour comprendre comment une chauve-souris frugivore réussit cet exploit de consommation de sucre, Ahituv et Gordon ont collaboré avec des scientifiques de diverses institutions, allant de l’Université Yonsei en Corée au Musée américain d’histoire naturelle de New York, pour comparer la chauve-souris frugivore jamaïcaine. à la grosse chauve-souris brune, qui ne se nourrit que d’insectes.
Les chercheurs ont analysé l’expression des gènes (les gènes activés ou désactivés) et l’ADN régulateur (les parties de l’ADN qui contrôlent l’expression des gènes) à l’aide d’une méthode permettant de mesurer les deux dans des cellules individuelles.
Crédit : Université de Californie, San Francisco
« Cette nouvelle technologie unicellulaire peut expliquer non seulement quels types de cellules se trouvent dans quels organes, mais aussi comment ces cellules régulent l’expression des gènes pour gérer chaque régime alimentaire », a déclaré Ahituv.
Chez les chauves-souris frugivores, la composition du pancréas et des reins a évolué pour s’adapter à leur régime alimentaire. Le pancréas avait plus de cellules pour produire de l’insuline, ce qui indique à l’organisme de réduire la glycémie, ainsi que plus de cellules pour produire du glucagon, l’autre hormone majeure de régulation du sucre. Les reins des chauves-souris frugivores, quant à eux, possédaient davantage de cellules pour piéger les rares sels lors de la filtration du sang.
En zoomant, l’ADN régulateur de ces cellules avait évolué pour activer ou désactiver les gènes appropriés pour le métabolisme des fruits. La grosse chauve-souris brune, en revanche, possédait plus de cellules pour décomposer les protéines et conserver l’eau. L’expression des gènes dans ces cellules a été adaptée à un régime alimentaire composé d’insectes.
« L’organisation de l’ADN autour des gènes de l’insuline et du glucagon était très clairement différente entre les deux espèces de chauves-souris », a déclaré Gordon. « L’ADN autour des gènes était autrefois considéré comme » indésirable « , mais nos données montrent que cet ADN régulateur aide probablement les chauves-souris frugivores à réagir aux augmentations ou diminutions soudaines de la glycémie. »
Alors qu’une partie de la biologie de la chauve-souris frugivore ressemblait à celle trouvée chez les humains diabétiques, la chauve-souris frugivore semblait avoir développé quelque chose dont les humains gourmands ne pouvaient que rêver : une dent sucrée sans conséquences.
« Il est remarquable de prendre du recul par rapport à des organismes modèles, comme la souris de laboratoire, et de découvrir des solutions possibles aux crises de santé humaine dans la nature », a déclaré Gordon. « Les chauves-souris l’ont compris, et tout cela est dans leur ADN, résultat de la sélection naturelle. »
Super-héros de l’évolution
L’étude a bénéficié d’une récente vague d’intérêt pour l’étude des chauves-souris afin d’améliorer la santé humaine. Gordon et Ahituv se sont rendus au Belize pour participer à un Bat-a-Thon annuel avec près de 50 autres chercheurs sur les chauves-souris, recensant les chauves-souris sauvages ainsi que des échantillons de terrain à des fins scientifiques. L’une des chauves-souris frugivores jamaïcaines capturées lors de cet événement a été utilisée dans l’étude sur le métabolisme du sucre.
En tant que l’une des familles de mammifères les plus diversifiées, les chauves-souris comprennent de nombreux exemples de triomphe évolutif, depuis leur système immunitaire jusqu’à leur régime alimentaire particulier et au-delà.
« Pour moi, les chauves-souris sont comme des super-héros, chacun doté d’un super pouvoir incroyable, qu’il s’agisse d’écholocation, de vol, de succion du sang sans coagulation, ou de manger des fruits sans souffrir de diabète », a déclaré Ahituv. « Ce genre de travail n’est qu’un début. »
Plus d’information:
Wei Gordon et coll., Communications naturelles (2024). www.nature.com/articles/s41467-023-44186-y