Les humains doivent réguler leur taux de sucre dans le sang pour rester en bonne santé et alimenter leurs cellules. Un taux trop faible ou trop élevé de sucre dans le sang peut entraîner de graves complications de santé, et un taux de sucre élevé dans le sang est une caractéristique d’une maladie métabolique, le diabète. De nouvelles recherches menées par le Stowers Institute for Medical Research pourraient permettre de trouver des solutions potentielles aux maladies métaboliques en se tournant vers l’évolution et les chauves-souris.
Publié dans Écologie de la nature et évolutionl’étude dirigée par les co-premiers auteurs, l’associée de recherche postdoctorale Jasmin Camacho, Ph.D., et l’ancienne chercheuse de Stowers Andrea Bernal-Rivera du laboratoire de l’enquêteur associé de Stowers Nicolas Rohner, Ph.D., rapporte les concentrations de sucre dans le sang naturellement les plus élevées jamais observées chez les mammifères, une découverte qui suggère que les chauves-souris ont développé des stratégies pour survivre, et même prospérer, avec ce trait extrême.
« Notre étude révèle des taux de glycémie jamais observés dans la nature, des niveaux qui seraient mortels et provoqueraient le coma chez les mammifères, mais pas chez les chauves-souris », a déclaré Camacho. « Nous observons un nouveau trait dont nous ignorions l’existence. »
Il y a trente millions d’années, la chauve-souris à nez plat néotropicale survivait uniquement grâce aux insectes. Depuis, ces chauves-souris se sont diversifiées en de nombreuses espèces différentes en modifiant leur régime alimentaire. À partir des insectes, différentes lignées se spécialisent désormais dans des régimes comprenant des fruits, du nectar, de la viande et tout ce qui se trouve entre les deux, même juste du sang.
La nouvelle étude révèle les concentrations de sucre dans le sang les plus élevées jamais observées chez les mammifères, une découverte qui suggère que les chauves-souris ont développé des stratégies pour survivre, et même prospérer, grâce à cette caractéristique extrême. Crédit : Stowers Institute for Medical Research
« En étudiant des animaux qui existent depuis des millions d’années, nous pouvons commencer à répertorier les changements qui se sont produits au cours de l’évolution », a déclaré Camacho. « Ce qui rend les chauves-souris à nez de feuille néotropicales si uniques à étudier, c’est que ce groupe est composé de nombreuses espèces différentes avec des régimes alimentaires très divers, ce qui permet de trouver des réponses sur la façon dont le régime alimentaire évolue. Nous espérons pouvoir étendre cette compréhension à d’autres mammifères, y compris les humains, où il pourrait y avoir des moyens d’apprendre à mieux protéger notre propre santé. »
Pour découvrir comment les chauves-souris diversifiaient leur régime alimentaire, l’équipe s’est rendue dans les jungles d’Amérique centrale, d’Amérique du Sud et des Caraïbes pour mener des travaux de terrain pendant plusieurs années. Ces expéditions de capture et de remise en liberté se sont concentrées sur la réalisation de tests de tolérance au glucose (mesure de la concentration de sucre dans le sang) sur près de 200 chauves-souris capturées dans la nature appartenant à 29 espèces après une seule alimentation avec l’un des trois types de sucres associés aux régimes alimentaires à base d’insectes, de fruits ou de nectar.
« Nous avons vu différentes façons dont le sucre est assimilé (absorbé, stocké et utilisé dans le corps) et comment ce processus est devenu spécialisé en raison de différents régimes alimentaires », a déclaré Bernal-Rivera.
Le mécanisme permettant de maintenir le taux de sucre dans le sang dans une fourchette étroite et saine est appelé homéostasie du glucose, qui est généralement régulée par l’hormone insuline et qui est à l’origine du dysfonctionnement du diabète. Différentes espèces de chauves-souris à nez de feuille présentent un spectre d’adaptations à l’homéostasie du glucose, allant des changements dans l’anatomie intestinale aux altérations génétiques des protéines qui transportent le sucre du sang aux cellules.
« Les chauves-souris frugivores ont perfectionné leur voie de signalisation de l’insuline pour réduire la glycémie », a déclaré Camacho. « À l’autre extrême, les chauves-souris nectarivores peuvent tolérer des taux de glucose sanguin élevés, similaires à ceux observés chez les personnes atteintes de diabète non régulé. Elles ont développé un mécanisme différent, qui ne semble pas dépendre de l’insuline. »
Bien que la manière précise dont les chauves-souris nectarivores gèrent le glucose soit encore à l’étude, les chercheurs ont trouvé des indices potentiels pour des stratégies métaboliques alternatives de régulation du glucose. On a observé que les chauves-souris ayant un régime alimentaire riche en sucre avaient des portions plus longues de leurs intestins et que leurs cellules intestinales avaient une plus grande surface pour absorber les nutriments de la nourriture, par rapport aux chauves-souris ayant d’autres régimes alimentaires. De plus, les chauves-souris nectarivores, distinctes des chauves-souris frugivores, ont une expression continue d’un gène responsable du transport du sucre, un trait également observé chez une espèce de colibri.
« Cette étude constitue une ressource extrêmement importante pour ce domaine », a déclaré Nadav Ahituv, Ph.D., professeur de bio-ingénierie et de génétique à l’Université de Californie à San Francisco. « Elle fournit non seulement des caractéristiques métaboliques de diverses espèces de chauves-souris ayant des régimes alimentaires différents, mais aussi leur morphologie intestinale, ainsi que des régions génomiques candidates et des différences structurelles protéiques qui pourraient être à l’origine d’adaptations alimentaires. »
« Les ensembles de données alimenteront les recherches futures qui visent à différencier les différences alimentaires entre les mammifères et pourraient faire progresser le développement de nouvelles thérapies pour une variété de maladies métaboliques chez l’homme », a déclaré Ahituv.
Plus d’informations :
L’assimilation du sucre sous-tend l’évolution alimentaire des chauves-souris néotropicales, Nature Écologie et Évolution (2024). DOI : 10.1038/s41559-024-02485-7