Les rats-taupes Highveld (rat-taupe nu) sont insensibles à la douleur grâce à l’évolution

Les rat-taupe Highveld, (rongeurs faisant partie des rats-taupes nus), sont insensibles à de nombreux types de douleur. Un papier dans Science avait estimé que cette caractéristique a même permis aux rats-taupes de peupler de nouveaux habitats. Grâce à un changement génétique, le rat-taupe Highveld, contrairement au rat-taupe nu “standard” est capable de vivre aux côtés de fourmis venimeuses aux piqûres douloureuses.

L’intérêt croissant pour le rat-taupe nu

Il y a environ dix ans, les rats-taupes nus du Centre de médecine moléculaire Max Delbrück (MDC) sont devenus célèbres presque du jour au lendemain. C’est grâce au travail de Gary Lewin de Berlin et de Thomas Park de Chicago, qui ont étudié ensemble le monde sensoriel étrange du rat-taupe nu. Park et Lewin ont montré que ces rongeurs terriers africains étaient remarquablement résistants à la douleur.

Dans un papier paru en 2008 dans la revue PLOS Biology, ils ont indiqué que les rats-taupes nus ne ressentaient aucune douleur lorsqu’ils étaient exposés à l’acide ou à la capsaïcine, la principale substance des piments. Les expériences sur les rats-taupes nus ont attiré l’attention du monde entier.

Pour cette dernière étude, qui vient de paraître dans Science, Lewin a fait équipe avec des collègues d’Afrique du Sud et de Tanzanie pour tester davantage de cas d’insensibilité à la douleur. Les connaissances fournies par nos études sur ces animaux devraient, entre autres, contribuer à la mise au point de nouveaux médicaments antalgiques selon Lewin, qui dirige le groupe de physiologie moléculaire de la sensation somatique au MDC.

Test de la douleur contre des substances agressives

Travaillant en étroite collaboration avec un expert mondial en biologie des rats-taupes nus, Nigel Bennett de l’Université de Pretoria en Afrique du Sud, Gary Lewin, Thomas Park et ses collègues ont exploré la façon dont les rats-taupes nus et huit autres espèces apparentées réagissent à trois substances sensation de brûlure sur la peau des humains et des autres mammifères.

Ces substances étaient: l’acide chlorhydrique dilué, la capsaïcine et l’isothiocyanate d’allyle (AITC). L’AITC est ce qui donne au wasabi, le condiment populaire servi avec les sushis, son goût extrêmement piquant. L’idée était que les rats-taupes sont naturellement exposés à ces substances et à d’autres substances similaires dans la nature.

Un seul type de rat-taupe nu est insensible au wasabi

Dans le papier de Science, dont les auteurs principaux sont Ole Eigenbrod et Karlien Debus, les scientifiques rapportent que trois espèces de rats-taupes nus se sont révélées insensibles à l’acide. Fait intéressant, ces trois espèces ne sont pas étroitement liées au cours de l’évolution. Deux espèces n’ont pas présenté de signes de douleur après avoir reçu une solution de capsaïcine injectée dans leur patte. D’autres personnes ont brièvement levé la patte ou l’ont léchée, ce qui nous montre que ces animaux ont effectivement ressenti une brève sensation de douleur selon Lewin.

Le rat-taupe highveld tire son nom de la région de l’est de l’Afrique du Sud où on trouve exclusivement ces animaux – Crédit : Alison Barker, MDC

Seule une seule espèce de rat-taupe nu s’est révélée imperméable à l’AITC. Ce n’était pas le rat-taupe nu que nous connaissons, mais un autre rongeur fouisseur appelé le rat-taupe Highveld, qui tire son nom de la région de l’est de l’Afrique du Sud où on trouve exclusivement ces animaux. Ce fut une découverte palpitante pour nous selon Lewin. L’AITC attaque les acides aminés dans le corps et peut donc détruire les protéines. C’est pourquoi toutes les autres espèces que nous connaissons évitent d’entrer en contact avec la substance. Le rat-taupe Highveld était la seule espèce de l’expérience à ne pas avoir de problème avec le AITC.

Une capacité grâce aux canaux ioniques modifiés

Afin de découvrir les raisons moléculaires de la remarquable résistance à la douleur du rat-taupe nu, les chercheurs ont prélevé du tissu sensoriel de la moelle épinière et des ganglions de la racine dorsale des neuf espèces étudiées. Dans les ganglions de la racine dorsale, il existe des amas de neurones qui transmettent des signaux de douleur à la moelle épinière. Grâce à la technologie de pointe de séquençage, nous avons pu comparer l’activité d’environ 7 000 gènes à l’intérieur de ce tissu selon Lewin.

Assez rapidement, l’équipe a observé que l’activité de deux gènes était altérée chez les animaux qui ne ressentaient aucune douleur. Ces gènes contiennent le schéma directeur pour les canaux ioniques TRPA1 et NaV1.7. On sait déjà que ces deux canaux sont impliqués dans la perception de la douleur.

L’AITC et de nombreux autres irritants présents dans les racines, l’une des principales sources de nourriture du rat-taupe nu, activent TRPA1 selon Lewin. C’est pourquoi, au cours de l’évolution, de nombreuses espèces ont régulé à la baisse le gène de ce canal. Mais la chaîne du wasabi est la seule à être complètement désactivée dans le rat-taupe Highveld selon Lewin.

Son équipe et lui-même ont ensuite découvert que cela était dû à un gène particulièrement actif dans un autre canal, le canal NALCN constitutivement ouvert, connu sous le nom de canal de fuite. Le groupe de recherche a découvert que l’expression de ce canal était la seule à avoir été modifiée de manière significative chez le rat-taupe highveld.

On peut désactiver la résistance à la douleur chez le rat-taupe nu

Lewin a été particulièrement surpris par les résultats d’une nouvelle expérience. Lorsque nous avons bloqué le canal NALCN en administrant un médicament qui le bloque, le rat-taupe highveld est soudainement devenu sensible à l’AITC. Mais juste un jour après l’administration de l’antagoniste, les animaux ont retrouvé leur indifférence à la substance.

Parmi les milliers de gènes que nous avons examinés, nous avions de toute évidence trouvé le gène responsable de la résistance à la douleur remarquable du rat-taupe highveld selon Lewin avec un sourire, ravi de constater que la chance était aussi manifestement de son côté.

Les rats-taupes Highveld partagent souvent leurs systèmes de terriers avec une espèce de fourmi indigène, Myrmicaria natalensis, connus pour leur piqure agressive, mais le rat-taupe Highveld est totalement insensible à cette douleur grâce à un gène précis – Dewald Kleynhans, University of Pretoria

Daniel Hart, un doctorant travaillant avec Nigel Bennett, a découvert que les rats-taupes Highveld partagent souvent leurs terriers avec la fourmi Myrmicaria natalensis. Ces insectes sont connus pour leur nature agressive et leur venin très piquant selon Lewin. Lorsque ce venin de fourmis a été injecté dans leur patte, toutes les espèces de rats-taupes nus participant à l’étude ont éprouvé un bref moment de douleur, à l’exception du rat-taupe highveld. Mais lorsque les chercheurs ont bloqué le canal NALCN chez le rat-taupe Highveld, ces animaux sont devenus sensibles au venin.

De nouvelles découvertes pourraient aider la recherche pharmaceutique

Lewin suppose que tout au long de l’évolution, le rat-taupe highveld a clairement acquis un gène hautement actif pour un seul canal ionique, ce qui lui a permis de s’installer dans des lieux qui sont évités par d’autres espèces de taupes-rats. Le scientifique du MDC considère cela comme un autre exemple merveilleux de la façon dont l’environnement façonne l’évolution à long terme.

D’un point de vue plus pratique, cette découverte pourrait bien conduire à la mise au point d’analgésiques extrêmement efficaces selon ce chercheur. Le rat-taupe Highveld nous a montré qu’une expression élevée du canal NALCN semble être un moyen très efficace de soulager la douleur.

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