Selon une étude génétique, l’horloge interne des grizzlis semble continuer à fonctionner pendant l’hibernation. Cette persistance met en évidence le rôle important des rythmes circadiens dans le métabolisme de nombreux organismes, dont l’homme.
L’étude génétique menée par l’Université de l’État de Washington a confirmé des preuves observationnelles selon lesquelles la production d’énergie des ours continue de croître et de diminuer quotidiennement, même s’ils dorment pendant plusieurs mois sans manger. Les chercheurs ont également découvert que pendant l’hibernation, l’amplitude de la production d’énergie était atténuée, ce qui signifiait que la plage des hauts et des bas était réduite. Le pic est également survenu plus tard dans la journée en hibernation que pendant la saison active, mais la fluctuation quotidienne était toujours là.
« Cela souligne l’importance des rythmes circadiens eux-mêmes, qui donnent aux organismes la flexibilité nécessaire pour continuer à fonctionner dans un état aussi extrême qu’un ours en hibernation », a déclaré Heiko Jansen, professeur au département de physiologie intégrative et de neurosciences de la WSU et auteur principal de l’étude. dans le Journal de physiologie comparée B.
D’autres recherches ont montré que les rythmes circadiens, les cycles physiques de 24 heures communs à la plupart des animaux vivant sur Terre, sont liés à la santé métabolique. Chez l’homme, des perturbations majeures de ces schémas, comme celles qui surviennent lors du travail de nuit, ont été liées à des problèmes métaboliques tels que la prise de poids et une prévalence plus élevée du diabète.
Des grizzlis hibernent au WSU Bear Center. Crédit : Université de l’État de Washington
Dans un certain sens, les ours sont des travailleurs postés extrêmes, prenant jusqu’à six mois de congé lorsqu’ils hibernent. Des chercheurs comme l’équipe de Jansen tentent de comprendre comment ils adoptent des habitudes apparemment malsaines consistant à prendre un poids excessif, puis à se priver de nourriture et à ne pas bouger beaucoup pendant plusieurs mois, le tout sans effets néfastes comme une perte de masse osseuse ou des maladies comme le diabète.
Contrairement aux rongeurs en hibernation qui sont presque dans le coma, les ours se déplacent occasionnellement pendant cette période de dormance. Grâce à des études d’observation des grizzlis au WSU Bear Center, les chercheurs ont découvert que ces mouvements ont tendance à suivre un rythme circadien avec plus d’activité pendant la journée que la nuit.
Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à voir si ce rythme circadien était exprimé au niveau cellulaire. Ils ont prélevé des échantillons de cellules sur six ours pendant les saisons d’activité et d’hibernation, puis ont cultivé ces cellules pour effectuer une série d’analyses génétiques.
Pour imiter l’hibernation, les chercheurs ont examiné les cellules à la température corporelle typiquement basse des ours pendant l’hibernation, à environ 34 degrés Celsius (93,2 degrés Fahrenheit) et l’ont comparée à 37 °C (98,6 F) pendant la saison active.
Ils ont découvert que des milliers de gènes étaient exprimés de manière rythmique dans les cellules d’ours en hibernation. Cela se traduit par des rythmes énergétiques par l’augmentation et la diminution de la production d’adénosine triphosphate ou ATP, la source d’énergie cellulaire du corps. L’ATP était toujours produite quotidiennement en hibernation, mais la production avait une amplitude émoussée, des pics et des vallées plus faibles. Le point de production le plus élevé s’est également déplacé plus tard dans la journée en hibernation qu’en saison active.
Le maintien d’un rythme circadien nécessite en soi une certaine énergie. Les chercheurs pensent qu’en modifiant ce rythme pendant l’hibernation, les ours pourraient continuer à bénéficier d’un certain bénéfice énergétique du cycle quotidien sans trop de frais, ce qui les aiderait probablement à survivre sans nourriture pendant des mois.
« C’est comme régler un thermostat. Si vous voulez économiser de l’énergie, vous baissez le thermostat, et c’est essentiellement ce que font les ours », a déclaré Jansen. « Ils utilisent la capacité de supprimer le rythme circadien, mais ils n’arrêtent pas l’horloge. C’est une façon vraiment nouvelle d’affiner un processus métabolique et une dépense énergétique chez un animal. »
Les co-auteurs de l’étude comprennent le premier auteur Ellery Vincent ainsi que Blair Perry et Charles Robbins de WSU et Joanna Kelley de l’Université de Californie à Santa Cruz.
Plus d’information:
Ellery P. Vincent et al, La transcription du gène circadien joue un rôle dans le métabolisme cellulaire chez les ours bruns en hibernation, Ursus arctos, Journal de physiologie comparée B (2023). DOI : 10.1007/s00360-023-01513-5