Après le sommeil hivernal, les muscles du grizzly sont toujours d’attaque

Trois mois par an, de novembre à février, voire plus, les grizzlys hibernent dans leurs tanières. A leur réveil, ils n’ont pas perdu un gramme de muscle, et sont toujours aussi gaillards que quelques mois plus tôt. Très rapidement ils reprennent leurs activités comme si de rien n’était, sans souffrir de leur immobilité hivernale.

C’est loin d’être le cas pour les humains lorsqu’ils restent immobilisés de longues semaines.  Convalescents, astronautes, vieillards, taulards et captifs de tout type ne sortent pas indemnes d’une longue période d’inactivité : tous ont à souffrir d’une fonte musculaire généralisée qui les handicape lourdement et longtemps. Le cas le plus déroutant est sans doute celui des personnes âgées frappées d’arthrose ou autres maux articulaires et contraintes de ne se déplacer que sous assistance ambulatoire : elles voient leurs muscles dépérir et deviennent de plus en plus dépendantes. Quel est le secret de l’éternelle jouvence des grizzlys,  et  quelle leçon et quel merci nous autres humains pouvons-nous en espérer ? 

Avec ce projet, des chercheurs se sont attachés à suivre de près un groupe de grizzlys avant, pendant  et après son sommeil hivernal en utilisant différentes techniques pour quantifier les caractéristiques physiologiques et surtout génétiques qui leur permettent de surmonter gaillardement leur longue période de léthargie, au point qu’à leur réveil ils sont aussi frais et vigoureux que quelques mois plus tôt lorsqu’ils ont sombré dans les bras de Morphée (1).. 

 On savait que durant cette période d’hibernation le métabolisme du grizzly était chamboulé : son rythme cardiaque décroit, et lorsqu’il plonge dans ce sommeil longue durée les fonctions d’excrétion, urine et fèces, s’interrompent. De fait, l’organisme recycle l’urée de l’ urine, ce qui lui évite d’avoir à puiser dans les aminoacides des protéines des muscles. 

Périodiquement les muscles au repos se contractent dans son sommeil. Par ailleurs, dans le sang les nitrogènes croissent, et l’animal devient résistant à l’hormone de l’insuline. Autrement dit, alors qu’il a fait des réserves de graisse avant d’hiberner, le grizzly n’a pas à craindre d’être affecté du diabète de type 2, l’une des conséquences communes de  l’obésité dont souffrent bien des humains.

Mais le plus surprenant est que à l’issue de sa longue période d’immobilité qui le cloue au fond de sa tanière plusieurs mois, à son réveil, d’évidence sa masse musculaire est restée intacte, et le grizzly, bon pied bon oeil, reprend ses activités sans montrer la moindre marque d’ankylose, de courbature ou de fatigue communes chez tous les convalescents de notre espèce contraints de rester alités plus de 24 heures.

Le constat fait, s’il était facile de se douter que le grizzly bénéficie de mécanismes adaptatifs génétiques qui lui permettent de surmonter sans dommage pour sa masse musculaire sa longue période d’hibernation annuelle, il restait à en identifier les responsables. Et il y avait un obstacle de taille : ni le génome complet, ni le proténome de Ursus arctos horibilis ne sont connus et disponibles dans les banques de gènes.

 

Grizzly en hibernation (Katmai terrane, Alaska info).

Alors c’est en ciblant les études de séquençage génétique sur des échantillons de muscles de grizzlys avant, pendant et après la période d’hibernation que les chercheurs ont pu distinguer quels gènes et quelles protéines entrent en action ou au contraire interrompent leur activité au cours de l’hibernation. C’est sur de jeunes oursons et des adultes qu’ils ont effectués des prélèvements pour analyse d’échantillons de leur musculature, avant et après l’hiver.

D’emblée ils ont identifié celles des protéines qui influent largement sur le métabolisme des acides aminés au cours de l’hibernation. Ils ont constaté que les cellules musculaires  révèlent des taux élevés de plusieurs d’entre elles qu’ils qualifient Amino Acides Non Essentiels.

En conjuguant  plusieurs techniques de génie génétique et de spectrométrie, ils ont identifié les gènes et protéines qui jouent un rôle, soit en étant passives, soit actives durant la période d’hibernation. 

Dans une autre étape de leur recherche, ils ont fait des observations parallèles sur d’autres organismes, aussi bien des humains que des souris, voire des nématodes, en particuliers sur certains sujets frappés d’atrophie musculaire parce qu’un de leurs membres a été immobilisé dans un plâtre, tout comme l’est celui d’un humain après fracture d’un os. La question était de pouvoir identifier quels gènes agissaient chez les animaux qui hibernent et leurs homologues qui restent inactifs chez ceux qui n’hibernent pas. 

Leur travail a été couronné de succès quand ils ont pu isoler les gènes impliqués dans le métabolisme du glucose et des aminoacides (Pdk4 et Serpin.1) et le gène Rora qui lui contribue au développement du cycle circadien. 

Dans un troisième temps, ils ont enregistré les effets sur l’organisme de leur désactivation afin d’apprécier si oui ou non des effets secondaires indésirables survenaient à l’issue de ces manipulations. 

Par la suite, ils ont constaté aussi dans des expériences in vitro sur des cellules musculaires d’humains et de souris frappées d’atrophie que la croissance cellulaire pouvait être stimulée par ce qu’ils dénomment ces fameux  Amino Acides Non Essentiels. Avec d’autres protocoles,  il avait été constaté que l’ingestion  chez les patients alités par voie orale de pilules ou poudres de même composition n’a qu’un effet très limité voire nul.

Comme ils le font remarquer « Il est important que les muscles par eux-mêmes puissent produire ces aminoacides. Sinon ces mêmes aminoacides  ne sont pas fixés en bonne place et ne peuvent aider au maintien de la masse musculaire ».

Ils ont bon espoir d’être bien engagés pour mettre au point des thérapies qui permettront d’induire chez l’homme la production controlée dans la masse musculaire d’Amino Acides Non Essentiels en suivant la recette mise au point par la pression de sélection qui fait que le grizzly conserve son corps d’athlète de la nature  durant son long sommeil hivernal. 

Un vieux proverbe nous dit:  «  Il est de la nature de l’ours, il ne maigrit pas pour pâtir. » (2).

(1) D. A. Mugahid, T. G. Sengul, X. You, Y. Wang, L. Steil, N. Bergmann, M. H. Radke, A. Ofenbauer, M. Gesell-Salazar, A. Balogh, S. Kempa, B. Tursun, C. T. Robbins, U. Völker, W. Chen, L. Nelson, M. Gotthardt. 2019. Proteomic and Transcriptomic Changes in Hibernating Grizzly Bears Reveal Metabolic and Signaling Pathways that Protect against Muscle Atrophy. Scientific Reports, 2019; 9 (1) 

DOI: 10.1038/s41598-019-56007-8

(2) Claude Duneton. Le bouquet des expressions imagées. Seuil.

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