Deux nouvelles études de chercheurs de l’Université de l’Utah fournissent des indices sur la façon de déverrouiller ces capacités d’hibernation, ouvrant la porte à un jour en développement de traitements qui pourraient inverser la neurodégénérescence et le diabète.
Un groupe de gènes appelé le locus de masse grasse et d’obésité (FTO) joue un rôle important dans les capacités des hibernateurs. Curieusement, les humains ont aussi ces gènes.
« Ce qui est frappant dans cette région, c’est qu’il s’agit du facteur de risque génétique le plus fort d’obésité humaine », a déclaré le professeur de l’Université de l’Utah, Chris Gregg, auteur principal des deux études.
« Mais les hibernateurs semblent capables d’utiliser des gènes dans le locus FTO de nouvelles manières à leur avantage. »
Le professeur Gregg et ses collègues ont identifié des régions d’ADN spécifiques à l’hibernateur qui sont près du locus FTO et qui régulent l’activité des gènes voisins, les réglant vers le haut ou vers le bas.
Ils spéculent que l’ajustement de l’activité des gènes voisins, y compris ceux dans ou près du locus FTO, permet aux hibernators de faire des livres avant de s’installer pour l’hiver, puis d’utiliser lentement leurs réserves de graisse pour l’énergie tout au long de l’hibernation.
En effet, les régions réglementaires spécifiques à l’hibernateur en dehors du locus FTO semblent cruciales pour modifier le métabolisme.
Lorsque les chercheurs ont muté ces régions spécifiques à l’hibernateur chez la souris, ils ont vu des changements dans le poids et le métabolisme de la souris.
Certaines mutations ont accéléré ou ralenti la prise de poids dans des conditions alimentaires spécifiques; D’autres ont affecté la capacité de récupérer la température corporelle après un état d’hibernation ou un rythme métabolique global accordé vers le haut ou la baisse.
Curieusement, les régions d’ADN spécifiques à l’hibernateur identifiées n’étaient pas elles-mêmes des gènes.
Au lieu de cela, les régions étaient des séquences d’ADN qui contactent les gènes à proximité et augmentent ou augmentent leur expression, comme un conducteur d’orchestre affinant le volume de nombreux musiciens.
« Cela signifie que la mutation d’une seule région spécifique à l’hibernator a des effets de grande envergure s’étendant bien au-delà du locus FTO », a déclaré le Dr Susan Steinwand de l’Université de l’Utah, premier auteur de la première étude.
« Lorsque vous assommerez l’un de ces éléments – cette petite région d’ADN minuscule et apparemment insignifiante – l’activité de centaines de gènes change. C’est assez étonnant. »
La compréhension de la flexibilité métabolique des hibernateurs pourrait conduire à de meilleurs traitements pour les troubles métaboliques humains comme le diabète de type 2.
« Si nous pouvions réguler nos gènes un peu plus comme des hibernateurs, nous pourrions peut-être surmonter le diabète de type 2 de la même manière qu’un hibernateur revient de l’hibernation à un état métabolique normal », a déclaré le Dr Elliott Ferris de l’Université de l’Université,, premier auteur de la deuxième étude.
Trouver les régions génétiques qui peuvent permettre l’hibernation est un problème semblable à des aiguilles à excavation d’une botte de foin d’ADN massive.
Pour réduire les régions impliquées, les scientifiques ont utilisé plusieurs technologies indépendantes du génome entier pour demander quelles régions pourraient être pertinentes pour l’hibernation.
Ensuite, ils ont commencé à chercher un chevauchement entre les résultats de chaque technique.
Tout d’abord, ils ont recherché des séquences d’ADN que la plupart des mammifères partagent, mais qui avaient récemment changé en hibernators.
« Si une région ne change pas beaucoup d’espèces en espèces pendant plus de 100 millions d’années, mais change rapidement et radicalement chez deux mammifères d’hibernation, nous pensons que cela nous pointe vers quelque chose qui est important pour l’hibernation, en particulier », a déclaré le Dr Ferris.
Pour comprendre les processus biologiques qui sous-tendent l’hibernation, les chercheurs ont testé et identifié des gènes qui montent ou baissent pendant le jeûne chez la souris, ce qui déclenche des changements métaboliques similaires à l’hibernation.
Ensuite, ils ont trouvé les gènes qui agissent comme des coordinateurs centraux, ou centraux, de ces changements induits par le jeûne dans l’activité des gènes.
De nombreuses régions d’ADN qui avaient récemment changé dans les hibernators semblaient également interagir avec ces gènes centraux de Hub de coordination.
Pour cette raison, les auteurs s’attendent à ce que l’évolution de l’hibernation nécessite des changements spécifiques aux contrôles des gènes du hub.
Ces contrôles comprennent une liste restreinte d’éléments d’ADN qui sont des voies pour une enquête future.
La plupart des changements associés au hibernator dans le génome semblaient briser la fonction de pièces spécifiques d’ADN, plutôt que de conférer une nouvelle fonction.
Cela laisse entendre que les hibernators peuvent avoir perdu des contraintes qui autrement empêcheraient une flexibilité extrême dans la capacité de contrôler le métabolisme.
En d’autres termes, il est possible que le thermostat humain soit verrouillé sur une gamme étroite de consommation d’énergie continue. Pour les hibernators, cette serrure peut avoir disparu.
Les hibernateurs peuvent inverser la neurodégénérescence, éviter l’atrophie musculaire, rester en bonne santé malgré des fluctuations de poids massives et montrer un vieillissement et une longévité améliorés.
Les chercheurs pensent que leurs résultats montrent que les humains ont peut-être déjà le code génétique nécessaire pour avoir des super pouvoirs similaires de type hibernator – si nous pouvons contourner certains de nos commutateurs métaboliques.
« Les humains ont déjà le cadre génétique », a déclaré le Dr Steinwand.
«Nous avons juste besoin d’identifier les commutateurs de contrôle pour ces traits d’hibernator.»
«En apprenant comment, les chercheurs pourraient aider à conférer une résilience similaire aux humains.»
« Il y a potentiellement une opportunité – en comprenant ces mécanismes liés à l’hibernation dans le génome – pour trouver des stratégies pour intervenir et aider les maladies liées à l’âge », a déclaré le professeur Gregg.
« Si cela est caché dans le génome que nous avons déjà, nous pourrions apprendre des hibernateurs pour améliorer notre propre santé. »
Les résultats apparaissent dans deux documents de la revue Science.
