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L'Homme pourra- t-il un jour hiberner ?

L’hibernation est un état d’hypothermie régulée, durant plusieurs jours ou semaines qui permet aux animaux de conserver leur énergie pendant l’hiver. Durant l’hibernation les animaux ralentissent leur métabolisme jusqu’à des niveaux très bas, avec la température de leurs corps et des taux respiratoires qui s’abaissent graduellement, et en utilisant les réserves de graisse du corps qui ont été stockées pendant les mois actifs.
Un animal que certains considèrent à tort comme un hibernant est l’ours. En effet, bien que ses fréquences cardiaques ralentissent, la température corporelle de l’ours reste relativement stable et il peut être facilement réveillé. Il en est de même pour les blaireaux, les ratons laveurs et les opossums. Les ours sont des semi-hibernants, on parle alors d'hivernation.


De nombreux animaux hibernent pendant la saison froide. Marmottes, hamsters ou grenouille entrent en hibernation lorsque les conditions climatiques leur deviennent défavorables et que la nourriture se fait plus rare. Cachés au fond de leur terrier, ils ralentissent leur métabolisme et utilisent progressivement leurs graisses en attendant le retour de la belle saison.

Une équipe de chercheurs de l’université Duke aux États-Unis s’intéresse à un de nos cousins primates, le chirogale moyen, un petit lémurien de Madagascar lui aussi capable d’hiberner. Pendant 7 mois, lorsque les températures diminuent, il entre dans une torpeur en réajustant sa température interne avec la température extérieure afin de consommer un minimum d’énergie à se chauffer. Publiée dans la revue Plos one, leur étude montre qu’ils ne dorment pas complètement mais diminuent considérablement leur rythme cardiaque, celui-ci s’abaissant de 120 à 6 coups par minute.

Les hibernants obligatoires comme l'ours hibernent n’importe quand dès que la température extérieure est inférieure à 6 °C pendant 48 heures. Son aptitude à hiberner est meilleure en hiver, c’est-à-dire à partir du mois de septembre. Il suffit alors de 24 heures à moins de 20 °C pour que l'ours rentre en hibernation.
Les hibernants saisonniers, par exemple le spermophile (écureuil américain), ne sont capables d’hiberner qu’entre mi-novembre et mi-février. En dehors de cette période, même si les conditions sont défavorables, l’animal n'hiberne pas.

Physiologie au cours de l’hibernation

La diminution de la température interne entraîne un ajustement des différentes fonctions. Le métabolisme diminue de 98 %.
Il y a une diminution :
de la consommation d’oxygène,
du rythme respiratoire,
du rythme cardiaque (de 350 à 3 battements par minute pour le spermophile, de 500 à 5 pour le lérot),
du flux sanguin (il y a une irrigation particulière au niveau du cerveau, du cœur et du tissu adipeux),
du taux d’hormones de croissance.
Le système nerveux est réactionnel. Cependant, seules les aires cérébrales jouant un rôle dans les fonctions végétatives autonomes (comme la respiration) restent véritablement actives. Les autres régions ne montrent pas d'activité corticale spontanée. Mais l’animal réagit aux bruits, au toucher, etc.
La diminution de la vitesse de circulation du sang nécessite un abaissement de sa coaguabilité pour éviter le risque de formation de caillot. Ceci se fait par une baisse du taux de plaquettes et des facteurs de la coagulation.
Les périodes de sommeil sont caractérisées du point de vue respiratoire, par des bouffées de cycles respiratoires entrecoupées d'apnées prolongées (jusqu'à une heure chez le hérisson ou le lérot). Les faibles échanges gazeux au niveau des poumons contribuent à l'accumulation dans l'organisme de dioxyde de carbone dissout, ce qui acidifie le sang (on parle d'acidose respiratoire).
Au cours de l’hibernation, il y a des réveils périodiques à des moments variables, mais très rares, et de plus en plus fréquents quand on arrive à la fin de l’hibernation. Le réveil dure quelques heures et correspond à une remontée de température rapide. Ceci pour tous les hibernants, avec une périodicité variable. Par exemple le hamster doré se réveille tous les 3 à 5 jours alors que le spermophile se réveille tous les 15 jours. Pendant ces réveils, l’animal tourne dans l’hibernaculum, mange, urine et se rendort. Des expériences d’ablation des neurones de l’hypothalamus ont montré une suppression de ces réveils et une mort de l’animal. Ces réveils sont donc fondamentaux, ils permettent notamment d’éliminer les déchets du métabolisme dont l’accumulation est très toxique. Ces réveils font intervenir la thermogenèse dite sans frisson, c’est-à-dire en utilisant le tissu adipeux brun. 90 % de la perte de poids pendant l’hibernation est due à ces phases de réveil.
Il est remarquable que la zone CA3 du cerveau d'un animal en hibernation subisse les mêmes régressions synaptiques que le cerveau d'une personne atteinte de la maladie d'Alzheimer. Mais chez l'hibernant, ces régressions sont réversibles et seraient le produit d'hyperphosphorylations de protéines tau produites par les cellules du cerveau (irréversible chez les malades d'Alzheimer ou de paralysie supranucléaire progressive), et de déphosphorylations lorsque les connexions se reforment.

Facteurs internes
Les facteurs internes ont été mis en évidence avec le spermophile. En injectant du sang d’un spermophile hibernant dans un spermophile non hibernant, on constate que le spermophile non hibernant devient hibernant. Les facteurs internes d’hibernation circulent donc dans le sang (ces facteurs sont encore mal connus). Selon des études récentes, l'aire pré-optique de l'hypothalamus permet la baisse du point de consigne de l'organisme jusqu'à 2 °C chez certaines espèces.
Le système reproducteur serait également impliqué dans l'inhibition de l'hibernation. Expérimentalement, l'injection de testostérone provoque la fin de l'hibernation.
Au niveau du foie sont produites des protéines formant un complexe : HPc (complexe des protéines d'hibernation). Ce complexe est composé des protéines HP20, HP22, HP27 et HP55. Une diminution du taux sanguin de ces HPc précède l'hibernation. Le cycle est inversé au niveau du liquide céphalo-rachidien (LCR) : en effet, le maximum du taux de HPc y est atteint pendant l'hibernation. Notons également que la protéine HP50 n'est jamais présente dans le liquide céphalo-rachidien, mais celui-ci contient la HP20. Cette protéine passerait du sang vers le LCR au niveau du plexus choroïde, la région du cerveau où ce liquide est produit.
L'hibernation au niveau cellulaire

Les processus cellulaires sont stoppés ou tout au moins fortement ralentis de plusieurs manières : comme le repos en hibernation
Phosphorylation de certains composants
Des groupes phosphoryles se fixent sur les pompes à sodium et sur les pompes à potassium, empêchant ainsi les échanges de ces ions entre les compartiments intracellulaires et extracellulaires. De plus, des groupements phosphoryles s'attachent aux ribosomes, ce qui bloque la synthèse protéique.
Source d'énergie cellulaire pendant l'hibernation
Alors que l'énergie cellulaire est en temps normal principalement tirée de l'oxydation de molécules de glucose, ce sont les lipides qui deviennent la source d'énergie prioritaire pendant l'hibernation.
Ralentissement de la transcription de l'ADN
Une acétylase favorise la transition des histones de leur état acétylé vers l'état désacétylé. Ceci provoque une condensation accrue de l'ADN, qui s'enroule alors plus étroitement autour des histones, et rend les gènes beaucoup moins accessibles.
En outre, les ARN polymérases ne sont plus actives, ce qui réduit encore les possibilités de transcription.
Origine cellulaire de la diminution de température corporelle[modifier | modifier le code]
Dans les tissus adipeux bruns, la membrane interne des mitochondries possède des protéines découplantes qui laissent passer facilement les protons, permettant ainsi de diminuer le gradient de concentration entre les deux compartiments situés de part et d'autre de cette membrane. Une moins grande quantité d'ATP est ainsi produite par l'ATPase. Le flux de protons alimente donc principalement l'élévation de la température par les protéines découplantes. Lors de l'hibernation, l'activité de ces protéines découplantes est diminuée.
Sortie de l’hibernation

La sortie de l’hibernation se caractérise par un réchauffement rapide des différentes parties du corps, une augmentation de la fréquence cardiaque, etc. Ces mécanismes sont plus rapides que ceux de l’entrée en hibernation. Tout est rétabli en quelques heures.

Des Hommes sur de nouvelles planètes grâce à l’hibernation ?

Les chercheurs ont également montré que le battement cardiaque de ces primates passait de 120 à 6 coups par minute et que leur respiration ralentissait. D’autre part, lorsqu’il fait moins de 25 °C, ils perdent leur capacité d’homéothermie et leur température se met à fluctuer en fonction de celle de l’environnement. Ainsi, ils économisent leur énergie pendant la période hivernale.

Ces découvertes nous permettent d’en connaître plus sur l’hibernation chez les primates. Elles sont le point de départ d’un champ de recherche qui pourrait s’étendre à l’Homme. Selon Chris Smith, du Duke Lemur Center à Durham en Caroline du Nord, les possibilités sont innombrables. « Chez les personnes malades en attente d’un organe, le temps est compté, explique-t-il. Si l’on pouvait ralentir leur métabolisme comme le fait le chirogale moyen, on pourrait les faire patienter plus longtemps, et peut-être leur sauver la vie. » La même chose serait valable pour les astronautes. En les mettant en état d’hibernation, il serait possible de repousser les limites de l’exploration spatiale, et de visiter de nouvelles planètes !

Dans le futur, les scientifiques veulent reproduire cette étude sur un plus grand nombre d’animaux et les étudier pendant plus longtemps. Ces recherches permettraient de mieux comprendre l’hibernation, et pourquoi pas, la reproduire un jour chez l’Homme.

http://citizenpost.fr/lhomme-pourra-t-il-un-jour-hiberner/

http://fr.wikipedia.org/wiki/Hibernation

http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/actu/d/zoologie-pourra-t-on-jour-hiberner-comme-lemurien-48825/

  • e6un7

homme hibernation

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