Certains mammifères sont capables d’hiberner pendant les périodes de faible disponibilité alimentaire dans le but de conserver l’énergie et de survivre. Bien qu’il soit facile de comprendre pourquoi les espèces ont évolué ce mécanisme de survie, exactement comment ces animaux régulent leur métabolisme et leur température corporelle reste un mystère.
Les chercheurs savent depuis des décennies que les températures basse du corps observées pendant l’hibernation vont de pair avec un métabolisme plus faible. Le métabolisme du glucose, un sucre couramment utilisé pour générer l’énergie utilisée par les cellules, produit de la chaleur et le maintien des températures du corps plus faibles conserve l’énergie lorsque les aliments sont rares. Ce que les chercheurs n’ont pas établi, cependant, c’est de savoir si le métabolisme détermine la température corporelle ou si la température corporelle modifie le métabolisme de l’organisme – jusqu’à présent.
La vue conventionnelle dans le champ d’hibernation a suggéré que la température corporelle était contrôlée par la chaleur générée par le métabolisme. Cependant, la relation directe entre les deux n’a pas pu être déterminée, car il n’y avait pas de méthode pour abaisser en toute sécurité la température corporelle des mammifères indépendamment de tout changement au métabolisme de l’animal.
Pour résoudre ce problème, un groupe de chercheurs du Centre de recherche exploratoire sur la vie et les systèmes vivants (EXCELS) et le National Institute for Physiological Sciences (NIPS) aux National Institutes of Natural Sciences (NINS) ont utilisé un modèle de souris récemment développé de Hibernation (QIH). Ce modèle a permis à l’équipe d’inciter en toute sécurité l’hypothermie chez la souris et d’isoler l’effet de la température corporelle sur le métabolisme.
« Comprendre comment la température corporelle régule activement le métabolisme pourrait avoir des implications profondes non seulement pour comprendre la physiologie des animaux d’hibernation, mais aussi pour développer des approches non pharmacologiques pour traiter les troubles métaboliques comme le diabète et l’obésité chez l’homme », a déclaré Ryosuke Enoki, professeur associé dans les Excellents et les NIPS, et l’auteur principal du document de recherche.
Remarquablement, l’équipe a constaté que les souris de l’État du QIH présentaient des niveaux élevés de glucose à jeun et d’insuline dans leur sang, deux caractéristiques de résistance à l’insuline. La résistance à l’insuline se produit lorsque les cellules ne répondent pas de manière appropriée à l’insuline et ne sont pas en mesure de transporter du glucose dans les cellules pour l’énergie. La condition peut éventuellement conduire au diabète de type 2.
Pour inverser l’hypothermie, l’équipe de recherche a simplement réchauffé les souris à la température corporelle normale en augmentant la température ambiante. Les niveaux d’insuline et de glucose chez les souris hypothermiques se sont normalisés après le réchauffement.
« Le message clé est simple mais puissant: la baisse de la température corporelle seule, sans médicaments ni manipulation génétique, peut induire de manière réversible un état de diabète chez les animaux en bonne santé. Juste en réchauffant, le métabolisme normal est rapidement restauré. Cela démontre que la température corporelle n’est pas une production passive, mais un régulateur actif du métabolisme du glucose systémique », a déclaré Ming-Liang Lee, Assistant Profear and First Author de l’étude.
Une analyse plus approfondie d’organes spécifiques a révélé que le métabolisme du glucose dans le tissu adipeux brun, un organe générant de la chaleur; muscle squelettique; Le cœur et le cerveau ont été significativement abaissés chez les souris hypothermiques, ce qui a parallèle une diminution du mouvement des animaux et de la consommation d’énergie.
Surtout, l’inversion des niveaux élevés de glucose et d’insuline chez les souris réchauffées suggère que la température affecte directement le métabolisme du glucose plutôt que l’activation des neurones QRFP.
Bien que la découverte de l’équipe révèle et remet en question l’opinion de longue date selon laquelle la température est simplement une conséquence de l’activité métabolique, les chercheurs reconnaissent que comprendre exactement comment la température affecte le métabolisme sera un défi important.
« Notre prochaine étape consiste à découvrir les mécanismes moléculaires et cellulaires qui relient la température corporelle à la régulation du glucose sur différents tissus.
« À long terme, nous espérons que cette recherche ouvrira un chemin vers de nouvelles interventions basées sur la température pour les maladies métaboliques », a déclaré Lee.
