La capacité des ours en hibernation à réguler l’insuline est réduite à huit protéines

Chaque année, les ours prennent énormément de poids, puis bougent à peine pendant des mois, un comportement qui signifierait le diabète chez les humains, mais pas pour les ours dont le corps peut activer et désactiver la résistance à l’insuline presque comme un interrupteur. Dans la chasse au secret des ours, les scientifiques de la WSU ont observé des milliers de changements dans l’expression des gènes pendant l’hibernation, mais maintenant une équipe de recherche a réduit ce nombre à huit protéines.

“Il semble y avoir huit protéines qui fonctionnent indépendamment ou ensemble pour moduler la sensibilité et la résistance à l’insuline observées chez les ours en hibernation”, a déclaré Joanna Kelley, généticienne évolutionniste de la WSU et auteure correspondante de l’étude publiée dans iScience. “Ces huit protéines ont toutes des homologues humains. Elles ne sont pas uniques aux ours. Les mêmes gènes sont chez l’homme, ce qui signifie peut-être qu’il y a une opportunité directe de traduction.”

L’équipe de recherche a analysé les changements dans les cultures de cellules d’ours exposées au sérum sanguin prélevé sur des grizzlis hébergés au WSU Bear Center. Les cellules et le sérum sanguin ont été prélevés sur les ours pendant les saisons actives et d’hibernation ainsi que pendant une période d’hibernation interrompue lorsque les chercheurs ont nourri les ours avec de l’eau de miel.

En laboratoire, les chercheurs ont combiné différentes cultures cellulaires et sérums, comme une culture cellulaire d’une saison d’hibernation avec du sérum de la saison active, pour analyser les changements génétiques qui se sont produits.

Dans toutes les combinaisons, c’est le sérum de la période d’alimentation de mi-hibernation qui a le plus aidé à identifier les protéines clés.

“En nourrissant les ours pendant seulement deux semaines pendant l’hibernation, cela nous a permis de contrôler d’autres choses comme la durée du jour et la température ainsi que la disponibilité de la nourriture”, a déclaré Kelley.

Les ours se lèvent généralement et bougent un peu pendant l’hibernation, mais ils ne mangent, n’urinent et ne défèquent généralement pas. Les chercheurs ont profité de ces moments d’éveil pour offrir aux ours de l’eau-miel, l’une de leurs friandises préférées, dans le cadre d’une autre étude, qui a révélé que le sucre supplémentaire perturbait leur comportement d’hibernation. Kelley et ses collègues ont ensuite utilisé les échantillons de cette période d’étude pour effectuer leur analyse génétique.

Lorsque les chercheurs ont placé le sérum de l’hibernation interrompue sur une culture cellulaire prélevée sur des ours en hibernation régulière, ils ont découvert que ces cellules commençaient à présenter des changements d’activité génique similaires à ceux des cellules de saison active.

Ensuite, l’équipe prévoit d’étudier comment ces protéines fonctionnent spécifiquement pour inverser la résistance à l’insuline, une recherche qui pourrait finalement conduire au développement de moyens de prévenir ou de traiter le diabète humain.

“C’est un progrès vers une meilleure compréhension de ce qui se passe au niveau génétique et l’identification de molécules spécifiques qui contrôlent la résistance à l’insuline chez les ours”, a déclaré Blair Perry, co-premier auteur de l’étude et chercheur post-doctoral à la WSU.

Les outils de compréhension de la génétique sont de plus en plus sophistiqués, et récemment Kelley, Perry et leurs collègues ont publié un assemblage du génome mis à jour pour les ours bruns, dont les grizzlis sont une sous-espèce. Ce génome plus complet et contigu peut aider à fournir des informations encore meilleures sur la génétique des ours, y compris la façon dont ils gèrent l’hibernation.

“Il y a une valeur inhérente à l’étude de la diversité de la vie qui nous entoure et de toutes ces adaptations uniques et étranges qui ont surgi”, a déclaré Perry, qui a également étudié la constitution génétique du venin de serpent. “En comprenant la base génomique de ces adaptations, nous acquérons une meilleure compréhension de ce que nous partageons avec d’autres espèces et de ce qui nous rend uniques en tant qu’humains.”

D’autres chercheurs de cette étude incluent le co-premier auteur Michael Saxton avec les co-auteurs Brandon Evans Hutzenbiler, Shawn Trojahn, Alexia Gee, Anthony Brown, Omar Cornejo, Charles Robbins et Heiko Jansen tous de WSU ainsi que Michael MacCoss, Gennifer Merrihew et Jea Park de l’Université de Washington.