L’hibernation est un phénomène physiologique connu chez de nombreux mammifères, comme les primates et les ours. Contrairement à ce que nous pensons, cette capacité d’entrer en dormance est également présente chez des espèces dont nous ne soupçonnons pas ce comportement, les souris, par exemple.

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Des cellules responsables de la dormance chez les souris

Deux études récentes ont été menées séparément aux États-Unis et au Japon, et ont révélé l’implication d’un groupe de neurones de l’hypothalamus — une glande située au cerveau impliquée dans de nombreuses fonctions du corps — dans la manifestation des principaux signes de l’hibernation et de la torpeur, chez des souris. 

Les deux états précédents sont similaires du fait qu’ils induisent chacun une baisse régulée de la température corporelle, du métabolisme, de la fréquence cardiaque et de l’activité des cellules. La différence réside dans la durée, qui est de quelques semaines à quelques mois pour l’hibernation, et de quelques heures par jour lorsqu’il s’agit de la torpeur.

Il serait intéressant de savoir pourquoi certaines espèces sont capables d’entrer dans ces périodes de dormance alors que d’autres ne le sont pas. Réduire les besoins énergétiques du corps pourrait être exploité, par exemple, pour les astronautes durant les voyages spatiaux extrêmement longs, ou encore pour la conservation des tissus des patients atteints de blessures traumatiques.

Andrew/Flickr

Afin d’en savoir plus sur la régulation centrale de l’état physiologique de l’endormissement, une première étude a été effectué par la neurobiologiste Sinisa Hrvatin, post-doctorante à la Harvard Medical School et son équipe. Les scientifiques ont alors exploité des souris de laboratoire, ces rongeurs entrent en torpeur après être restés 10 heures sans nourriture, dans un milieu à basse température.

Durant l’expérience, les neurones hypothalamiques stimulés dans cette phase de quiescence ont été marqués et identifiés. Après que les souris aient retrouvé leur état normal, les chercheurs ont pu réactiver les mêmes cellules pour déclencher à nouveau le phénomène. 

Par la suite, des analyses génétiques ont révélé que cette activité est due à une stimulation du  neurotransmetteur PACAP — le polypeptide hypophyse activant l’adénylate cyclase —, protéine codée par le gène ADCYAP1.

L’hibernation pour tous : est-ce possible ? 

Au Japon, Genshiro Sunagawa de RIKEN, Takeshi Sakurai de l’Université de Tsukuba et leurs collègues ont effectué une étude sur une population de cellules hypothalamiques, stimulées par un neuropeptide dit peptide RF-amide pyroglutamylé (QRFP). 

Physiologiquement, le QRFP est impliqué dans la régulation de l’alimentation, de l’humeur, et du système sympathique, et n’interviennent normalement pas dans le mécanisme d’hibernation ou de torpeur. Néanmoins, l’équipe de chercheurs a découvert que la stimulation les neurones Q — cellules qui synthétisent le QRFP — déclenche une hypothermie de plusieurs jours chez les souris, engendrant une période de dormance nettement supérieure à celle des cycles de sommeil normaux de ces cobayes.

Eddy Van 3000/Flickr

Le physiologiste Zackary Knight de l’Université de Californie, explique alors que l’activation de ces cellules introduit l’animal à un état hypométabolique de longue durée. 

Finalement, les deux études précédentes mettent en évidence deux populations de cellules situées approximativement au même endroit du cerveau. Sunagawa et Sakurai établissent justement une corrélation en expliquant que certains neurones Q expriment PACAP, mais que de nombreux neurones PACAP n’expriment pas QRFP. Ceci suggère alors que les neurones Q sont une sous-catégorie des cellules découvertes par Hrvatin. 

Le biologiste Steven Swoap du Williams College, explique que même si ce n’est pas la même chose, ces deux groupes de cellules communiquent forcément entre elles à travers des signaux. Pour cela, il faudra effectuer des recherches plus approfondies quant à leur interaction mutuelle.

Ces expériences de mise en dormance, bien que récentes, promettent une possible extension vers les humains, et ce à des fins très intéressantes. 


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