Pourquoi les scientifiques étudient l'hibernation pour lutter contre l'obésité
De nombreux mammifères prennent du poids et deviennent résistants à l'insuline pendant l'automne. Cependant, ces changements sont facilement réversibles et les mammifères ne développeront plus de symptômes malsains. Les chercheurs pensent que l'explication de cela réside dans les mécanismes associés à l'hibernation.
Crédit d'image: Petite chauve-souris brune par Ann Froschauer / U.S. Service des poissons et de la faune / via Wikimedia Commons
Les chercheurs ont reconnu le fait qu’un large éventail d’animaux ont des «super pouvoirs».
Plus précisément, les mêmes conditions qui affectent les humains - dont certaines peuvent mettre la vie en danger - peuvent ne pas affecter du tout les animaux.
Deux de ces exemples sont les éléphants et les baleines, dont le risque de cancer est pratiquement nul. Il est peu probable que d'autres animaux développent des conditions métaboliques telles que l'obésité. Pourquoi est-ce?
Les chercheurs Elliott Ferris et Christopher Gregg, de l'Université de l'Utah à Salt Lake City, pensent que l'hibernation peut avoir quelque chose à voir avec cela.
De nombreux mammifères dans le monde hibernent pendant la saison froide. L'hibernation est caractérisée par l'entrée dans un état semblable au sommeil dans lequel la température corporelle baisse, la respiration ralentit, le cœur bat plus lentement et tous les autres processus métaboliques (processus physiologiques automatisés et autorégulateurs) ralentissent.
Cela permet aux animaux en hibernation de survivre pendant les mois d'hiver, lorsque la nourriture devient rare et les conditions de vie moins favorables.
Comme le notent Ferris et Gregg dans leur nouvel article d'étude dans le journal Rapports de cellule, de nombreux animaux en hibernation prennent en fait beaucoup de poids lors de la phase d'hibernation. Ils deviennent également résistants à l'insuline.
Ce sont deux aspects caractéristiques de l'obésité. Cependant, chez les animaux en hibernation, cela signifie seulement que les animaux peuvent accéder à une réserve de graisse en temps opportun pendant les mois d'hiver.
Contrairement aux humains qui développent l'obésité, les hibernateurs peuvent plus tard facilement perdre du poids supplémentaire et leur corps inverse automatiquement la résistance à l'insuline. De plus, contrairement aux humains obèses, les mammifères en hibernation ne développent pas d'hypertension ou d'inflammation de bas grade, qui pourraient tous deux entraîner d'autres problèmes de santé.
Pour ces raisons, Ferris et Gregg pensent que certains mécanismes génétiques impliqués dans la régulation de l'hibernation peuvent également jouer un rôle dans le contrôle de l'obésité.
Produire les secrets de l'ADN non codant
«Les hibernateurs ont développé une incroyable capacité à contrôler leur métabolisme», explique Gregg, professeur agrégé au département de neurologie et d'anatomie de l'Université de l'Utah.
«Le métabolisme façonne les risques pour de nombreuses maladies différentes, notamment l’obésité, le diabète de type 2, le cancer et la maladie d’Alzheimer», ajoute-t-il. «Nous croyons que la compréhension des parties du génome qui sont liées à l'hibernation nous aidera à apprendre à contrôler les risques de certaines de ces maladies majeures.»
«Une grande surprise de notre nouvelle étude est que ces parties importantes du génome nous ont été cachées dans 98% du génome qui ne contient pas de gènes - nous l'appelions autrefois« ADN indésirable »», explique Gregg.
Pour leur nouvelle étude, Gregg et Ferris ont analysé les génomes de quatre espèces de mammifères en hibernation: le spermophile à treize lignées, la petite chauve-souris brune, le lémurien gris et le petit hérisson tenrec.
En comparant les génomes de ces espèces, les chercheurs ont découvert qu'ils avaient tous évolué - sur une base indépendante - une série de courtes sections d'ADN appelées «régions accélérées parallèles».
Les régions accélérées existent également chez l'homme, bien que les scientifiques en comprennent très peu. Ce que les chercheurs savent jusqu'à présent, c'est que les régions accélérées comportent de l'ADN non codant et qu'elles n'ont pas beaucoup changé à mesure que les mammifères ont évolué à travers les âges.
Sauf chez les humains, c'est-à-dire chez qui ils ont soudainement commencé à changer et à changer au moment où nous nous sommes séparés de nos «cousins» primates.
Après une analyse plus approfondie des données, les chercheurs ont remarqué que les régions accélérées parallèles semblent proches des gènes liés à l'obésité chez l'homme.
Pour confirmer le lien entre les régions accélérées et les gènes qui jouent un rôle dans le contrôle de l'obésité, Gregg et Ferris ont ensuite analysé un ensemble très spécifique de gènes: ceux qui sont à l'origine du syndrome de Prader-Willi, une maladie génétique rare chez l'homme.
Entre autres symptômes, cette condition est caractérisée par un appétit excessif, ce qui peut entraîner une prise de poids malsaine et une obésité.
En examinant les gènes liés au syndrome de Prader-Willi, les chercheurs ont constaté que ces gènes sont associés à davantage de régions accélérées par l'hibernateur par rapport à des gènes qui ne jouaient pas de rôle dans cette maladie génétique.
«Jeter les bases de nouvelles recherches»
Suite à ces résultats, Gregg et Ferris suggèrent maintenant que les animaux en hibernation peuvent avoir évolué des mécanismes qui leur permettent de «désactiver» automatiquement l'activité de certains gènes associés à l'obésité. Ce n'est pas le cas pour les mammifères non hibernants.
Les chercheurs ont également identifié jusqu'à 364 éléments génétiques qui peuvent aider à la fois à réguler l'hibernation et à contrôler l'obésité.
«Nos résultats montrent que les régions accélérées par l'hibernation sont enrichies à proximité de gènes liés à l'obésité dans les études de centaines de milliers de personnes, ainsi que de gènes proches liés à une forme syndromique d'obésité», explique Ferris.
«Par conséquent, en rassemblant les données des humains et des animaux en hibernation, nous avons pu découvrir des commutateurs régulateurs maîtres candidats dans le génome pour contrôler l'obésité des mammifères», ajoute-t-il.
À l'aide d'une technologie d'édition génique spécialisée, les chercheurs testent actuellement le rôle de ces 364 éléments génétiques dans des modèles murins. Ils espèrent que leurs découvertes les aideront éventuellement à trouver un moyen de contrôler non seulement l'obésité, mais également d'autres conditions liées aux mécanismes métaboliques.
«Étant donné que l'obésité et le métabolisme façonnent les risques pour tant de maladies différentes, la découverte de ces parties du génome est une idée vraiment passionnante qui jette les bases de nombreuses nouvelles directions de recherche importantes. Nous avons de nouveaux projets émergents pour le vieillissement, la démence et le syndrome métabolique. »
Christopher Gregg
