Le rat-taupe nu peut survivre à 18 minutes sans oxygène grâce à un métabolisme similaire aux plantes

Dans le monde toujours merveilleusement bizarre de mère Nature, le rat-taupe nu peut vivre près de 18 minutes sans oxygène. Voici comment.

Le rat-taupe nu est l’une des plus robustes créatures terrestres. Alors peut-être que ces longues dents, ses tout petits yeux boursouflés et sa peau ridée et sans poils ne sont pas exactement dans nos critères d’esthétisme, ils sont exquisément conçus pour vivre dans l’habitat de leur choix, des tunnels sous le désert chaud de l’Afrique.

Mener une telle vie a donné à ces créatures des caractéristiques biologiques assez impressionnantes. Ils n’ont pas de cancer et ne ressentent pratiquement pas la douleur. Comme les insectes sociaux, ils vivent dans des colonies eusociales pouvant compter jusqu’à 300 individus et sont gouvernés par une reine. Ah ! et bien qu’ils soient des mammifères, vous savez, à sang chaud, ils sont à sang-froid.

Mais de nouvelles recherches ont révélé qu’ils sont encore plus bizarres que ce qu’avaient pu déjà constater les scientifiques.

Une nouvelle étude a montré que lorsque ces créatures sont privées d’oxygène, leur métabolisme se comporte davantage comme une plante qu’un mammifère.

Contrairement à tous les autres mammifères connus, lorsque les cellules du cerveau des rats taupe nus sont privées d’oxygène, elles ne perdent pas leur énergie ni ne meurent.

En fait, ces créatures peuvent survivre pendant cinq heures à des niveaux d’oxygène si bas qu’un humain y succomberait en quelques minutes et cette dernière étude a montré qu’ils peuvent endurer 18 minutes de privation d’oxygène en se plongeant dans une sorte d’état végétatif. Des souris privées d’oxygène meurent après environ 20 secondes.

De précédentes études ont montré que les rats taupe nu conservent l’énergie en ralentissant leurs mouvements, en réduisant leur respiration et en ralentissant considérablement leur rythme cardiaque. Ils sont les seuls mammifères connus à survivre à l’étouffement grâce à ce type d’animation suspendue.

Mais pendant longtemps, les scientifiques sont restés perplexes quant à la façon dont les rats taupe nus survivent à ces conditions sans dommage durable au niveau cellulaire. Généralement, le manque d’oxygène provoque l’accumulation de métabolites nocifs et la mort des cellules du cerveau. Maintenant, les chercheurs pensent qu’ils ont la réponse.

Au lieu de s’appuyer sur un système à base de glucose, qui dépend de l’oxygène, lorsqu’un rat-taupe nu est privé d’oxygène, il change son métabolisme afin que les cellules de son cerveau commencent à utiliser du fructose pour y puiser l’énergie, au lieu du glucose.

(Time Evanson/Flickr)

Le fructose peut être transformé en énergie de manière anaérobique, ce qui signifie qu’il n’a pas besoin d’oxygène pour être décomposé en énergie cellulaire. Jusqu’à maintenant, cette voie anaérobique était censée être utilisée par les plantes.

Selon le responsable de la recherche, Thomas Park de l’université de l’Illinois à Chicago :

Ce n’est que la dernière remarquable découverte sur le rat-taupe nu : un mammifère à sang froid qui vit des décennies de plus que les autres rongeurs, a rarement  le cancer et ne ressent que très peu la douleur.

L’équipe a montré que les mammifères continuent à métaboliser le fructose dans cet état jusqu’à ce que l’oxygène soit de nouveau disponible, conservant vivantes leurs cellules cérébrales même sans oxygène. Lorsque revient l’oxygène, ils recommenceront à se déplacer comme si de rien était.

Les scientifiques pensent que le rat-taupe nu s’est de cette façon adapté à survivre dans des terriers surpeuplés et non ventilés. On sait que jusqu’à 100 rats taupe nus dorment ensemble dans des monticules pour se réchauffer.

Selon Park :

Le rat tape nu a simplement réorganisé certains blocs de base de son métabolisme pour le rendre super tolérant à un environnement pauvre en oxygène.

Pour ce faire, les chercheurs ont exposé des rats taupe nu à un environnement pauvre en oxygène et ils ont trouvé une augmentation de la quantité de fructose dans leur sang.

D’autres mammifères peuvent métaboliser le fructose dans leurs intestins, mais l’équipe a montré que, chez les rats-taupes nus, le fructose était également canalisé dans les cellules du cerveau par des pompes à fructose qui ne se trouvent que dans l’intestin d’autres mammifères.

Pour approfondir les choses, lorsque le fructose a été fourni directement aux cerveaux et aux cœurs des rats, ces organes ont pu survivre en utilisant le fructose comme énergie, même sans présence d’oxygène. Dans les mêmes conditions, le cœur et le cerveau de souris commune n’ont pas tenu.

De manière surprenante, le cœur du rat-taupe nu s’est aussi bien adapté au fructose qu’au le glucose.

L’étude est importante non seulement parce qu’elle révèle la véritable biologie de ces curieuses créatures, mais elle soulève également des questions quant à savoir si les cellules humaines pourraient survivre sans oxygène.

Selon Gary Lewin, du Centre de médecine moléculaire Max Delbrück :

Les patients qui souffrent d’un infarctus ou d’un accident vasculaire cérébral subissent des dommages irréparables après quelques minutes de privation d’oxygène. Théoriquement, très peu de changements pourraient être nécessaires pour adopter ce métabolisme inhabituel.

Si les cellules humaines pouvaient réorganiser leur métabolisme de cette façon, les organes critiques pourraient être sauvés en cas d’accident vasculaire cérébral ou d’infarctus.

Les rats taupe nus ont également récemment révélé leurs secrets quant à la façon dont ils sont imperméables à la douleur, ce qui devrait aider les scientifiques à développer de meilleurs traitements contre la douleur chez les humains.

L’étude publiée dans Science : Fructose-driven glycolysis supports anoxia resistance in the naked mole-rat.