Les oiseaux: des "super-organismes" qui se jouent du diabète

Publié par Adrien le 16/05/2022 à 09:00
Source: CNRS INEE
Environ 500 millions d'humains souffrent du diabète, maladie métabolique traduisant un dérèglement du contrôle de la glycémie avec des conséquences néfastes sur la santé. Et pourtant, l'évolution a produit des “super-organismes” qui présentent une glycémie (La glycémie (du grec glukus = doux et haima = sang) désigne la concentration de glucose...) de diabétique et une longue espérance de vie (L'espérance de vie est une donnée statistique. Elle est censée permettre de connaître la durée...). Parmi ceux-ci, un petit passereau originaire d'Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de...) dont des scientifiques ont analysé l'hémoglobine pour découvrir une surprenante résistance au glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est...) et un inattendu mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) structural de trois isoformes. Les résultats ont été publiés dans Experimental Gerontology.


Pour assurer un fonctionnement optimum, les organismes vivants tentent de maintenir en toutes occasions un niveau stable de nombreux paramètres biologiques, parmi lesquels le taux de glucose sanguin qui est une source d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) clef (Au sens propre, la clef ou clé (les deux orthographes sont correctes) est un dispositif amovible...) pour les cellules. Pas assez de glucose et le risque est grand pour l'organisme de subir des dommages immédiats graves, trop de glucose et les effets à long terme pour la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) peuvent conduire à une réduction de la longévité (La longévité d'un être vivant est la durée de vie pour laquelle il est...). Une forte glycémie chronique entraîne des réactions chimiques entre le glucose et les protéines, appelées glycations, qui accélèrent le vieillissement (La notion de vieillissement décrit une ou plusieurs modifications fonctionnelles diminuant...) des cellules.

En écologie, plusieurs études ont également montré que les taux de glucose pouvaient expliquer des différences de longévité entre espèces. Comprendre plus en détails les mécanismes qui expliquent les variations de glucose sanguin et comment elles peuvent être associées à des longévités différentes est une question qui intéresse l'écologie tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) autant que la santé. L'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) de la biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie...), et en particulier des oiseaux, a révélé des situations paradoxales et illustre comment l'évolution a su répondre aux défis posés par l'intrication des challenges environnementaux et des contraintes physiologiques du fonctionnement des organismes.

Les oiseaux présentent en effet une glycémie parmi les plus élevées du règne animal (Un animal (du latin animus, esprit, ou principe vital) est, selon la classification classique, un...), bien au-delà des valeurs de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) diabétique. Et pourtant, leur longévité est 2 à 3 fois supérieure à celle des mammifères de taille semblable. Ce paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un...) a alimenté bien des études en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) évolutive du vieillissement et découvrir le mécanisme qui leur permet de résister aux effets néfastes du glucose tout au long de leur vie (La vie est le nom donné :) est ainsi d'une grande importance sur le plan fondamental (évolution) et porteuse (Une porteuse est un signal sinusoïdal de fréquence et amplitude constantes. Elle est...) de potentielles nouvelles approches thérapeutiques.

L'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Plurisdisciplinaire Hubert Curien (Hubert Curien (30 octobre 1924, Cornimont - 6 février 2005, Loury) est un cristallographe...) (IPHC - CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Strasbourg) associe le travail de biologistes et de chimistes pour développer une approche novatrice en biologie évolutive, basée sur l'analyse en protéomique (analyse de la composition et de la structure des protéines (La structure des protéines est la composition en acides aminés et la conformation en...), ici sanguines) d'un petit passereau maintenu en captivité au sein du laboratoire, le diamant (Le diamant est un minéral composé de carbone (tout comme le graphite et la...) mandarin (Taeniopigya guttata). En s'intéressant à l'hémoglobine, une des cibles protéiques privilégiée des réactions de glycation, ils ont déterminé le profil moléculaire d'individus d'âge connu et procédé à une exposition in vitro de l'hémoglobine à une présence de glucose dans le milieu.

Les résultats confirment que le diamant mandarin présente une glycémie élevée, mais une proportion d'hémoglobine glyquée indétectable au spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant de décomposer une quantité...) de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) (Fig 1, panneau du milieu). De plus, son hémoglobine se révèle particulièrement résistante à l'expérience de glycation forcée in vitro, alors que l'hémoglobine humaine réagit fortement à la présence de glucose (Fig 1, panneau de gauche). Finalement, une analyse de la structure de ces deux hémoglobines dévoile que si la forme humaine a une structure en quatre chaînes associées (tétramère), celle du mandarin est un mélange de 3 formes tétramériques associant des chaînes étonnamment plus variées (Fig 1, panneau de droite).

Ces résultats pourraient suggérer un lien entre structure et résistance aux glycations des chaînes protéiques de l'hémoglobine du mandarin. Ils suggèrent également que l'hémoglobine d'oiseaux a évolué de manière divergente par rapport à celle des mammifères, ouvrant une nouvelle voie d'étude pour mieux comprendre comment ces organismes si particuliers atteignent des longévités remarquables en dépit d'une situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un...) physiologique qui serait pathologique chez l'Homme.

Laboratoire CNRS impliqué:
Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC - CNRS / Université de Strasbourg)

Référence:
Brun, C., Hernandez-Alba, O., Hovasse, A., Criscuolo, F., Schaeffer-Reiss, C., & Bertile, F. (2022). Resistance to glycation in the zebra finch: Mass spectrometry-based analysis and its perspectives for evolutionary studies of aging. Experimental Gerontology, 111811.
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