Une étude génétique confirme ce que les études observationnelles soutiennent depuis longtemps, montrant que les horloges biologiques continuent de fonctionner même lorsque les animaux hibernent. De plus, leurs rythmes circadiens reflètent les nôtres et ces ours (Ursusarctoshorribilis) peuvent hiberner dans l'obscurité pendant quatre à sept mois sans pratiquement aucun effet néfaste autre que la perte jusqu'à 30 % de leur poids corporel.
Les scientifiques de l'Université de l'État de Washington (WSU) pensent que la physiologie impressionnante de ces « travailleurs postés extrêmes » pourrait fournir des indices sur la manière dont les humains peuvent mieux faire face aux perturbations du rythme circadien. Le désalignement du rythme circadien a été associé aux maladies cardiaques, à l’immunodépression, aux maladies métaboliques telles que le diabète et l’obésité, aux accidents vasculaires cérébraux, au cancer et aux décès prématurés, et est plus répandu chez les travailleurs postés.
Les chercheurs ont découvert que la production d'énergie des ours noirs en hibernation fluctue d'un jour à l'autre, même s'ils n'ont pas mangé depuis plusieurs mois. Pendant l’hibernation, leurs pics d’énergie sont supprimés, les pics se produisant plus tard dans la journée que lorsque les animaux sont actifs, mais ils indiquent clairement que les rythmes circadiens sont maintenus plutôt que suspendus.
"Cela souligne l'importance des rythmes circadiens eux-mêmes - les rythmes circadiens permettent aux organismes de fonctionner de manière flexible dans des états extrêmes, comme les ours en hibernation", a déclaré l'auteur principal Heiko Jansen, professeur au Département de physiologie intégrative et de neurosciences à l'Université Western Sydney.
L’équipe de recherche estime que comprendre comment les ours noirs peuvent prendre énormément de poids tout en passant des mois sans manger et avec peu d’activité, sans provoquer d’effets néfastes sur la santé, pourrait ouvrir la porte à des thérapies pour les humains. Les ours noirs peuvent perdre jusqu'à 100 livres (45 kilogrammes), mais ils ne perdent presque aucun muscle, aucune détérioration des os et aucune maladie métabolique.
Dans cette étude, les chercheurs ont étudié l’expression des horloges chez les animaux au niveau cellulaire. Les chercheurs ont collecté des échantillons de cellules de six ours noirs pendant leurs périodes d'activité et d'hibernation pour les cultiver. Les chercheurs ont comparé des cellules prélevées sur des animaux en hibernation, qui ont généralement une température corporelle inférieure d'environ 34°C (93,2°F), avec des cellules prélevées sur des animaux en phase active, qui ont une température corporelle d'environ 37°C (98,6°F).
Leurs découvertes ont confirmé l’activité circadienne, avec des milliers de gènes exprimés de manière rythmique dans les cellules des animaux en hibernation. Cela suggère que l'adénosine triphosphate (ATP), l'énergie des cellules du corps, est produite selon un cycle de 24 heures, bien qu'avec des pics et des creux plus faibles.
Comme mentionné précédemment, le pic de production d'énergie se produit également plus tard que lorsque les animaux sont actifs, ce qui suggère que les ours modifient leurs rythmes circadiens pendant l'hibernation afin de réduire le coût de fonctionnement de leur « batterie ». Grâce à cela, ils peuvent continuer à brûler suffisamment de carburant pour alimenter leur corps sans manger pendant des mois sans développer de problèmes de santé nocifs.
"C'est comme régler un thermostat", a déclaré Janssen. "Si vous voulez économiser de l'énergie, vous baissez le thermostat, ce que font essentiellement les ours."
En observant des animaux en hibernation au Black Bear Centre de l'Université Western Sydney, les chercheurs ont également remarqué que les animaux étaient plus actifs à certaines heures de la journée, même si les conditions d'éclairage restaient les mêmes. Ces augmentations d’activité correspondent au pic de production d’ATP par les cellules des animaux en hibernation.
Il a ajouté : "Ils exploitent la capacité de supprimer les rythmes circadiens sans arrêter l'horloge. Il s'agit d'une manière très nouvelle d'affiner les processus métaboliques et la dépense énergétique chez les animaux."
Les chercheurs pensent que l’exploitation de cette capacité pourrait aider les humains à faire face à un horaire « biologique » qui les oblige à travailler la nuit et à dormir le jour.
Alors qu’on estime que 14 % de la main-d’œuvre travaille la nuit, les effets néfastes de ces horaires de travail sur la santé humaine suscitent une inquiétude croissante, notamment en termes de maladies chroniques, d’accidents, de mauvaise qualité de vie et de coûts de santé.
Si les scientifiques parvenaient à rendre nos horloges internes plus intelligentes que celles de l’ours moyen, le potentiel d’élimination des effets nocifs sur la santé serait énorme.
Dans une autre étude récente d'une décennie, les scientifiques ont découvert que les ours produisent également une protéine anticoagulante unique pendant l'hibernation pour les protéger des risques d'une immobilité prolongée.
La recherche a été publiée dans le Journal of Comparative Physiology B.