En vue de l’hiver, la musaraigne carrelet (Sorex araneus) réduit le volume de son cerveau d’environ 30 % afin d’économiser une énergie précieuse. Puis, au retour du printemps, elle « régénère » de manière étonnante ce cerveau ratatiné, avec des neurones restés pleinement intacts.
Phénomène de Dehnel chez la musaraigne carrelet : une stratégie saisonnière
Cette adaptation atypique est appelée phénomène de Dehnel, en hommage au zoologiste polonais August Dehnel, premier à décrire l’étonnante capacité de la musaraigne à rapetisser son cerveau - une façon de faire face à la pénurie d’énergie liée aux saisons.
Le phénomène de Dehnel demeure rare, mais il n’est pas exclusif aux musaraignes : la taupe d’Europe (Talpa europaea), la belette (Mustela nivalis) et l’hermine (Mustela erminea) diminuent elles aussi la taille de leur cerveau au fil des saisons. Ces mammifères partagent un métabolisme rapide et n’hibernent pas, ce qui pourrait expliquer qu’ils recourent à des mesures aussi radicales pour abaisser leurs besoins énergétiques lorsque la nourriture se fait rare.
Origines évolutives et indices génétiques derrière la diminution du cerveau
Des scientifiques ont désormais retracé les origines évolutives de cette adaptation peu commune, ainsi que les gènes susceptibles de la rendre possible. Au-delà de l’intérêt intrinsèque du sujet, ces résultats pourraient aussi alimenter de nouvelles pistes pour mieux comprendre et traiter la dégénérescence du cerveau chez l’humain.
L’écologue William Thomas, de l’université Stony Brook (États-Unis), a dirigé une étude visant à cartographier l’intégralité du génome de la musaraigne carrelet. L’objectif : le comparer à celui d’autres mammifères présentant également le phénomène de Dehnel, afin d’identifier les « astuces » génétiques apparues au cours de l’évolution.
Ces analyses prolongent les travaux antérieurs de l’équipe, qui s’étaient penchés sur les variations saisonnières de l’expression des gènes dans deux zones du cerveau de la musaraigne. Les chercheurs y avaient déterminé quelles régions de l’ADN devenaient plus actives - et donc potentiellement impliquées - pendant ces transformations corporelles majeures.
En combinant ces ensembles de données, l’équipe a mis en évidence une augmentation de l’activité de gènes liés à la création de cellules cérébrales chez plusieurs espèces concernées par le phénomène de Dehnel.
Chez la musaraigne carrelet en particulier, l’expression de VEGFA était renforcée : ce gène est associé à la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (ce qui pourrait améliorer la détection des nutriments par le cerveau). Son génome s’est aussi révélé enrichi en gènes liés à la réparation de l’ADN et à la longévité.
Des gènes impliqués dans la régulation de l’eau étaient également actifs, ce qui étaye les hypothèses selon lesquelles la musaraigne obtiendrait une perte réversible de volume cérébral en perdant de l’eau, plutôt qu’en perdant des cellules cérébrales au total.
Les auteurs écrivent que ces résultats indiquent « un système finement réglé qui permet aux musaraignes carrelet de réguler de façon réversible la réduction du cerveau tout en évitant les effets délétères généralement associés à la neurodégénérescence ».
La biologiste cellulaire Aurora Ruiz-Herrera, de l’Université autonome de Barcelone, ajoute : « Le rôle des gènes liés à l’homéostasie énergétique et à la barrière hémato-encéphalique met en évidence de possibles biomarqueurs et cibles thérapeutiques pour les maladies neurodégénératives, toujours avec la prudence nécessaire lorsqu’on extrapole à l’humain. »
Ces travaux ont été publiés dans la revue Biologie moléculaire et évolution.
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