Byrdiak | Getty
Chaque printemps, alors que les jours dans le nord s’allongent et que la neige fondante ruisselle dans les ruisseaux, des animaux somnolents allant des grizzlis aux écureuils terrestres commencent à sortir de l’hibernation. Il est tentant de dire qu’ils « se réveillent », mais l’hibernation est plus compliquée et mystérieuse qu’un simple long sommeil : tout animal qui peut passer des mois sous terre sans manger ni boire et en émerger prêt à affronter le monde a clairement maîtrisé un incroyable truc de la biologie.
La liste des animaux qui hibernent comprend toutes sortes de rongeurs, certains amphibiens et même quelques primates (plusieurs espèces de lémuriens nains), mais les ours sont littéralement les plus grands hibernants de tous. Les grizzlis et les ours noirs adultes pèsent autant que les joueurs de football américain, voire plus, avec l’énergie et la curiosité des enfants d’âge préscolaire, mais ils n’ont aucun mal à s’accroupir pendant des mois. La chorégraphie qui consiste à arrêter une créature de cette taille défie toute explication facile, déclare Elena Gracheva, neurophysiologiste à l’Université de Yale à New Haven, Connecticut. « L’hibernation est si complexe qu’elle nécessite des adaptations à plusieurs niveaux », dit-elle.
L’hibernation des ours offre des informations importantes sur le fonctionnement des grands mammifères, en particulier nous, explique Gracheva, qui a co-écrit une exploration de la physiologie de l’hibernation en 2020. Revue annuelle de biologie cellulaire et développementale. Une meilleure compréhension du processus pourrait potentiellement changer notre approche d’un large éventail de conditions humaines, y compris les accidents vasculaires cérébraux, l’ostéoporose, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer (voir encadré).
Les ours, eux aussi, devront repenser leur concept d’hibernation à mesure que le climat se réchauffe et que les hivers raccourcissent. Leur réaction en dira long sur leur engagement envers les siestes hivernales et sur les profondes interconnexions entre le climat et le comportement animal.
Pas cool
Les ours adoptent une approche de l’hibernation très différente de celle des autres dormeurs. Les spermophiles arctiques peuvent temporairement baisser leur température corporelle à -3°C (27°F) sans geler solidement. Les ours, en revanche, ne perdent pratiquement aucune chaleur dans leurs tanières d’hiver, mais ils sont toujours considérés comme des hibernants car leur métabolisme ralentit. C’est un processus que Brian Barnes, zoologiste à l’Université d’Alaska Fairbanks, et ses collègues ont soigneusement suivi il y a plus de dix ans en étudiant les ours noirs hibernant dans des tanières artificielles.
Les quartiers d’hiver étaient en fait des chambres qui pouvaient mesurer l’apport d’oxygène et la production de dioxyde de carbone, des mesures importantes du métabolisme, tandis que des capteurs suivaient la température corporelle. C’était la première étude à montrer définitivement que les animaux pouvaient hiberner sans se refroidir.
Pourtant, les ours en hibernation ne se contentent pas de se reposer l’hiver, dit Barnes. Ils se sont vraiment éteints, réinitialisant complètement les paramètres de leur vie quotidienne. «Ils entrent, se retournent deux ou trois fois, se couchent et restent ainsi pendant six mois», dit-il, et ils ne se lèvent pour changer de côté que tous les quelques jours. « L’hibernation définit les limites extérieures de ce qui est possible en termes de fonction des mammifères. » Barnes note que les oursons allaitent souvent des jumeaux ou des triplés pendant l’hibernation sans manger ni boire, puisant dans leurs propres réserves de graisse et d’eau pour le bien de leurs petits.
Pour les humains, ce niveau de léthargie aurait un coût. Que nous soyons en convalescence dans un lit d’hôpital ou à bord d’une fusée vers Mars, nos muscles flétriraient et nos os s’aminciraient après des mois d’inactivité. Les ours n’ont pas ce problème. Une partie du secret de leurs os solides est en train d’être dévoilée. En 2021, Barnes et ses collègues ont publié une étude montrant que les ours en hibernation sont capables de fermer les gènes impliqués dans la dégradation des os.
Les chercheurs suggèrent qu’il pourrait un jour être possible de manipuler le même processus chez les personnes pour prévenir l’ostéoporose. Barnes ajoute qu’une telle approche pourrait être particulièrement utile pour les personnes confinées à un alitement prolongé, les humains les plus proches actuellement de l’hibernation.
Le métabolisme lent des ours en hibernation est un exploit incroyable en soi. Un ours peut ralentir sa respiration et son rythme cardiaque d’environ 75 % pendant des mois tout en maintenant une température corporelle relativement élevée. Bien que personne ne sache exactement comment ils ont mis les freins métaboliques, Gracheva dit que la stratégie est logique. Elle soupçonne que les ours ne se détendent pas comme les écureuils terrestres, car il faudrait beaucoup trop d’énergie pour réchauffer leur gros corps au printemps. Au lieu de cela, ils se recroquevillent, laissant leur graisse et leur fourrure les garder au chaud avec seulement quelques frissons occasionnels pour aider à faire circuler le sang.
La maîtrise de l’animation quasi suspendue par des animaux de taille humaine (ou plus) a bien sûr attiré l’attention des auteurs de science-fiction et d’autres qui rêvent de pouvoir un jour envoyer des astronautes autour du système solaire alors qu’ils « hibernent » des mois ou des années. sur l’oxygène limité, la nourriture et l’exercice. Plus immédiatement, il pourrait être possible d’utiliser les leçons de l’hibernation pour protéger les personnes en soins intensifs.
Roger Tidman | Getty Images
Comme l’explique Barnes, les crises cardiaques et les accidents vasculaires cérébraux réduisent considérablement l’apport d’oxygène et de nutriments au cerveau. Ce manque d’approvisionnement serait beaucoup moins préjudiciable si les médecins pouvaient réduire rapidement la demande en mettant un patient en état d’hibernation, ou quelque chose comme ça. Barnes note que les victimes d’AVC sont plus susceptibles de bénéficier d’un traitement dans la première heure après l’AVC. Les médecins appellent leur fenêtre d’opportunité pour rétablir le flux sanguin «l’heure d’or». Si les médecins pouvaient reproduire l’hibernation à un point où les besoins du cerveau ne dépassent pas l’offre, « cette heure dorée pourrait être une semaine dorée ou trois semaines », dit Barnes.
La spéculation pourrait bientôt être terminée : en mars 2021, des chercheurs aux États-Unis et en Chine, inspirés par les hibernants du monde animal, ont proposé une étude qui utiliserait une combinaison du médicament sédatif prométhazine et de l’antipsychotique chlorpromazine pour créer temporairement un «état d’hibernation» chez les patients victimes d’un AVC dans le but ultime de préserver la fonction cérébrale.