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Quel est ce secret de l’ours qui intéresse tant la conquête spatiale?

ANIMAUX Comme se fait-il que l’ours sorte de ses sept mois d’hibernation en ayant très peu perdu de masse musculaire ? La science peine à répondre et ce secret intéresse de près les astronautes confrontés au problème de l’atrophie musculaire en apesanteur…

« Fort comme un ours », dit l’expression. L’adage existe dans toutes les langues. Il faut dire qu’il colle bien à l’animal. Le plus étonnant est qu’il est vrai toute l’année, même lorsque le plantigrade se réveille de sept mois d’hibernation. A peine debout, le voilà prêt à piquer un sprint, ce que nous, humains, serions bien incapables de faire après autant de temps passé sans bouger et sans manger.

Quel est le secret des ours ? Comment se fait-il que ses muscles semblent échapper à l’atrophie, cette perte en masse, en force et en mobilité que provoque l’inactivité ?A ce jour, la science a quelques pistes, mais Fabrice Bertile, chargé de recherche au CNRS rattaché à l’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC) de Strasbourg, a encore beaucoup de travail.

La perte musculaire s’arrête chez l’ours…

Depuis 2013, le biologiste collabore au « Scandinavian brown bear research project »,un projet de recherche international qui suit des populations d’ours bruns dans leur milieu naturel. « Le plus grand consortium mondial de scientifiques qui suit des carnivores sauvages dans leur milieu naturel », précise-t-il. Toutes les facettes de l’animal, extraordinaire à bien des égards, sont étudiées. Fabrice Bertile, lui, se concentre sur ses muscles et sa capacité à les maintenir. « L’ours entre en hibernation entre octobre et novembre, expose-t-il. Dans le premier mois d’hibernation, il va perdre 15 à 20 % de ses muscles. C’est ce que perd à peu près un homme alité pendant deux ou trois mois. En revanche, alors que notre atrophie musculaire se poursuit et même s’accélère si l’inactivité perdure, elle reste stable chez l’ours. »

Voici la première prouesse du plantigrade. A vrai dire, d’autres petits animaux hibernants – les écureuils, la marmotte ou les chauve-souris- ont cette capacité à conserver leurs muscles. « Mais l’ours a une hibernation bien particulière, reprend Fabrice Bertile. Elle est longue et l’animal ne se réveille à aucun moment, ni se réalimente contrairement à ces petits hibernants. Surtout, ces derniers hibernent souvent à la température de leur environnement, si bien que la température corporelle -celle de l’écureuil par exemple- peut tomber de 37°C jusqu’à 3°C. Autrement dit, leurs systèmes tournent au ralenti, ce qui leur permet d’économiser de l’énergie. L’ours, lui, conserve son corps entre 32°C et 34°C. Malgré tout, il parvient à réduire de 75 % son métabolisme [l’ensemble des réactions chimiques qui se déroulent à l’intérieur d’un être vivant pour le conserver en vie] et perd donc très peu de muscles.

Une combinaison de facteurs ?

On en revient alors à la question initiale : comment fait-il ? Quelles réactions se produisent dans ses cellules et lui permettent de maintenir sa masse musculaire dans ces conditions si difficiles ? Pour tenter d’y répondre, l’équipe de Fabrice Bertile se rend deux fois par an en Scandinavie faire des prélèvements sur les plantigrades. « L’une en été, l’autre en hiver, raconte-t-il. Nous prélevons des fragments de graisse, de muscles et de sang. Quelques dizaines de milligrammes à chaque fois et en essayant le plus possible de le faire sur le même animal pour rendre les comparaisons entre saisons plus pertinentes. »

Fabrice Bertile se rend deux fois par an en Scandinavie étudier les ours bruns.

Les scientifiques n’ont à ce jour que des pistes de réponses. « Nous nous sommes rendu compte par exemple qu’en plein cœur de l’hiver, les stocks de sucre dans le muscle de l’ours sont trois fois plus remplis qu’en été, illustre le biologiste. Nous savons que certains acides gras oméga3 sont capables de remplir ces stocks de sucres et ils sont justement abondants chez l’ours l’hiver. » Mais ce n’est qu’une piste, insiste Fabrice Bertile. Il est convaincu aujourd’hui que l’ours n’a pas qu’un seul secret pour épargner son énergie et conserver ses muscles mais combine plusieurs mécanismes.

Son équipe planche ainsi également sur la capacité des ours à faire face au stress oxydant. « Notre métabolisme produit dans les cellules des molécules qui sont complètement instables et qui, de ce fait, dégradent tout ce qu’il y a autour d’elles, y compris les protéines qui composent et font fonctionner les muscles, explique Fabrice Bertile. Chez l’ours, la réduction du métabolisme lorsqu’il hiberne réduit de facto ce stress oxydant. Mais nous avons en outre remarqué la présence en abondance, dans son organisme, de molécules qui protègent les protéines musculaires. »

Des astronautes dopés au sérum d’ours ?

Reste à savoir dans quelle mesure il est possible de transposer cette capacité unique des ours à l’être humain. C’est l’autre pan des recherches de Fabrice Bertile et de ses confrères. Autant dire qu’il est suivi de près. La perte de protéines associée à l’inactivité physique et à une mauvaise alimentation est au quatrième rang mondial des causes de mortalité. « L’atrophie musculaire est un vrai problème pour les personnes alitées, les populations âgées », complète Fabrice Bertile.

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Les questions du public s’enchainent sans relâche. L’hibernation intéresse aussi les astronautes ! Blandine Chazarin, qui prépare une thèse sous la direction de Fabrice Bertile cofinancée par le @CNES, est avec nous dans le public. @Thom_astro on a du neuf pour vous !

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Elle l’est aussi pour les astronautes. Dans un environnement en micro-gravité, il est possible de se mouvoir sans faire pratiquement aucun effort, si bien que les astronautes perdent en masse musculaire. De 20 à 30 % lorsqu’ils reviennent sur Terre après plusieurs mois passés dans l’espace. Le sujet est pris très au sérieux par les agences spatiales. D’autant plus que Mars est désormais dans le collimateur, ce qui nécessitera d’allonger la durée des vols spatiaux.

Lors de ses 196 jours dans l’espace, de novembre 2016 à juin 2017, le Français Thomas Pesquet a ainsi été le premier à tester une machine, baptisée Mares et destinée à mesurer la perte musculaire liée à la microgravité et à trouver des exercices pour la limiter, rapportait en décembre 2016 Science et avenir.

Rester à déterminer les molécules actives

Une autre piste pour limiter cette atrophie musculaire dans l’espace serait de doper les astronautes au sérum d’ours [du sang débarrassé de ses cellules]. Fabrice Bertile travaille sur ce dossier en collaboration avec le Centre national d’études spatiales (Cnes) « Nous avons prélevé du sérum d’ours en hiver et l’avons mis sur des cellules musculaires humaines cultivées in vitro en labo, explique le chercheur. Et ça marche. Ces dernières grossissent, ont un contenu en protéine augmenté et nous y observons une forte diminution des dégradations de leurs protéines. »

Autrement dit, certaines de ces molécules d’ours semblent pouvoir passer la barrière des espèces et apporter leurs bienfaits à l’homme. « Sans doute, nous produisons nous-même déjà ces molécules mais pas en quantités suffisantes, observe Fabrice Bertile. Il y a toutefois un hic. Une cellule contient des centaines de milliers de molécules différentes. « Il nous faut désormais identifier précisément celles qui, chez l’ours, sont responsables de tous ces bienfaits », précise le scientifique strasbourgeois. Cela revient à rechercher une aiguille dans une botte de foin. Plutôt même une micro-aiguille dans une immense botte de foin. « On en a pour plusieurs années de travail encore », glisse en tout cas Fabrice Bertile.