Maintenant, les chercheurs de l’Université de Guelph commencent à comprendre pourquoi, en mettant le doigt sur la façon dont les cœurs d’alligator bénéficient des conditions difficiles au début de l’œuf, dans une nouvelle étude publiée dans Scientific Reports.
C’est une recherche fondamentale qui a un potentiel important pour bénéficier aux humains.
Les alligators, comme de nombreux lézards et tortues, commencent leur vie sous forme d’œufs enfouis dans des nids profonds, ceux qui sont enterrés le plus profondément recevant le moins d’oxygène.
« Un faible taux d’oxygène à ce stade précoce de la vie affecte la croissance normale et les processus de développement, en particulier dans le cœur. Chez les mammifères placentaires, comme nous, ces changements sont négatifs et durent jusqu’à l’âge adulte. Mais chez les alligators, nous observons quelque chose de différent : ceux qui ont le moins d’oxygène dans le nid pourraient en fait prospérer », a déclaré Sarah Alderman, professeur adjoint au département de biologie intégrative de l’U de G qui a dirigé l’étude.
Les alligators qui se développent dans des conditions de faible oxygène — ou hypoxie — sortent du nid avec des cœurs plus gros et plus forts que leurs frères et sœurs qui avaient accès à plus d’air en tant qu’embryons. Leurs cœurs sont également plus performants pendant l’effort, ce qui pourrait les aider à retenir leur souffle plus longtemps ou à endurer une poursuite.
Ce qu’Alderman et ses collaborateurs voulaient comprendre, c’était quels changements se produisent pour créer ces cœurs plus forts et plus efficaces. Ils ont donc entrepris d’identifier quelles différences de protéines marquent le cœur hypoxique de l’alligator.
Une équipe du Rockefeller Wildlife Refuge en Louisiane a récupéré des œufs d’alligator dans les zones humides du refuge et les a envoyés à ses collègues de l’Université du Nord du Texas. Là, certains des œufs ont été conservés dans des incubateurs présentant une hypoxie, tandis que les autres ont été élevés dans des incubateurs présentant des niveaux normaux d’oxygène.
L’équipe de l’U de G a reçu des échantillons des cœurs d’alligator et, avec le financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), a analysé les protéines à l’intérieur de ces cœurs en utilisant une méthode connue sous le nom de « protéomique shotgun. »
Ils ont trouvé des signes que le faible taux d’oxygène dans l’œuf a induit un changement dans l’abondance de certaines molécules clés que le cœur utilise pour fabriquer des protéines cardiaques, pour intégrer ces protéines dans leurs cellules et pour éliminer et recycler rapidement toute protéine endommagée.
« Essentiellement, ces alligators ont accéléré la machinerie dont ils avaient besoin pour ces processus », a déclaré Alderman.
La plupart des changements qu’ils ont trouvés dans les cœurs des embryons étaient encore évidents deux ans plus tard dans les cœurs des alligators juvéniles également élevés en hypoxie.
En outre, Alderman a constaté que les cœurs hypoxiques contenaient plus de protéines impliquées dans la décomposition des lipides, ou graisses, nécessaires à l’énergie.
« Les cœurs sont plus efficaces lorsqu’ils brûlent les graisses pour l’énergie », a déclaré Alderman, notant que les cœurs des athlètes sont particulièrement bons à cet égard. « Mais chez l’homme, lorsque le cœur progresse vers l’insuffisance cardiaque, il passe à la combustion des sucres. »
Le fait que les cœurs d’alligator issus des embryons élevés en hypoxie développent une capacité accrue à utiliser les lipides pour l’énergie jusqu’à plus tard dans la vie pourrait être la clé pour expliquer pourquoi l’hypoxie ne leur est pas préjudiciable comme une condition similaire l’aurait été pour un cœur humain en développement.
Bien que l’équipe texane n’ait pu étudier les alligators que jusqu’à l’âge de deux ans — « Après cela, il devient un peu dangereux de garder des alligators dans un laboratoire », a noté Alderman — tout porte à croire que ces changements dans l’expression des protéines dans le cœur sont permanents.
Le professeur Todd Gillis, professeur au département de biologie intégrative, affirme que cette recherche montre à quel point les conditions environnementales pendant le développement embryonnaire sont importantes pour la santé ultérieure de l’adulte.
« Il est clair que les facteurs de stress qui se produisent à ce stade précoce ont des conséquences à long terme car, comme nous le voyons ici, cela change la biologie de l’animal », a-t-il déclaré.
Gillis, qui est un membre fondateur du Centre d’investigations cardiovasculaires de l’U de G, dit que la prochaine étape consiste à identifier ce qui déclenche ces changements importants dans l’expression des protéines. Si cela peut être identifié, cela ouvre la voie à l’application des résultats aux humains dont le cœur est affaibli, a déclaré Gillis.
« Si vous pouviez trouver un moyen d’activer ces voies et de les maintenir, cela pourrait être un moyen d’améliorer la fonction cardiaque et de garder le cœur en bonne santé. »
Cette équipe de recherche a récemment reçu un financement de la National Science Foundation aux États-Unis pour poursuivre ces travaux. Alderman se réjouit de la prochaine phase de la recherche, notant que les alligators sont fascinants à étudier.
« Les alligators marchent sur cette planète depuis bien plus longtemps que les humains, et ils n’ont pas beaucoup changé pendant ce temps – donc, quoi que fasse leur cœur, il se porte très bien. »