Pourquoi les ours polaires n’ont pas besoin d’hiberner

Les ours bruns et noirs hibernent pendant l’hiver pour conserver leur énergie et rester au chaud. Mais il n’en va pas de même pour les ours polaires.

Seuls les ours polaires gravides se mettent dans une tanière pour les mois les plus froids. Alors comment les autres survivent-ils aux hivers extrêmes de l’Arctique ?

Dans une nouvelle étude, les chercheurs montrent que les gènes contrôlant la production d’oxyde nitrique dans le génome de l’ours polaire sont différents par rapport aux gènes similaires des ours bruns et noirs.

« Avec tous les changements dans le climat mondial, il devient plus pertinent d’examiner quelles sortes d’adaptations existent dans les organismes qui vivent dans ces environnements à haute latitude », explique la chercheuse principale Charlotte Lindqvist, professeur adjoint de sciences biologiques à l’Université de Buffalo.

« Cette étude fournit une petite fenêtre sur certaines de ces adaptations », dit-elle. « Les fonctions génétiques qui avaient à voir avec la production d’oxyde nitrique semblaient être plus enrichies chez l’ours polaire que chez l’ours brun et l’ours noir. Il y avait plus de variantes uniques dans les gènes de l’ours polaire que dans ceux des autres espèces. »

De la chaleur au lieu de l’énergie

Selon les chercheurs, ces adaptations génétiques sont importantes en raison du rôle crucial que joue l’oxyde nitrique dans le métabolisme énergétique.

Typiquement, les cellules transforment les nutriments en énergie. Cependant, il existe un phénomène appelé thermogenèse adaptative ou non frissonnante, où les cellules vont produire de la chaleur au lieu d’énergie en réponse à un régime alimentaire particulier ou à des conditions environnementales.

Les niveaux de production d’oxyde nitrique peuvent être un interrupteur clé déclenchant la quantité de chaleur ou d’énergie produite lorsque les cellules métabolisent les nutriments, ou la quantité de nutriments stockée sous forme de graisse, dit Lindqvist.

« À des niveaux élevés, l’oxyde nitrique peut inhiber la production d’énergie », dit Andreanna Welch, premier auteur et ancienne chercheuse postdoctorale avec Lindqvist. « À des niveaux plus modérés, cependant, il peut s’agir davantage d’un bricolage, où l’oxyde nitrique est impliqué dans la détermination de la production d’énergie ou de chaleur – et du moment où elle est produite. »

Dans la nouvelle étude, publiée dans la revue Genome Biology and Evolution, les scientifiques ont examiné les génomes mitochondriaux et nucléaires de 23 ours polaires, trois ours bruns et un ours noir.

La recherche fait partie d’un programme plus large consacré à la compréhension de la façon dont l’ours polaire s’est adapté à l’environnement arctique difficile. En 2012, Lindqvist et ses collègues ont rapporté avoir séquencé les génomes de plusieurs ours bruns, ours noirs et ours polaires.

Dans un article précédent publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences, des études comparatives entre l’ADN des trois espèces ont permis de découvrir certains traits distinctifs de l’ours polaire, tels que des différences génétiques qui pourraient affecter la fonction des protéines impliquées dans le métabolisme des graisses – un processus très important pour l’isolation.

Les co-auteurs comprennent des scientifiques de Penn State, du Centre scientifique de l’Alaska de l’US Geological Survey, de l’Université de Durham et de l’Université de Californie, Santa Cruz. L’Université de Buffalo et la National Fish and Wildlife Foundation ont soutenu l’étude.