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Des scientifiques ont découvert la véritable façon dont les loutres de mer se réchauffent dans les eaux froides

Les scientifiques ont découvert le véritable mécanisme par lequel les loutres de mer se réchauffent dans l'eau froide.

Les loutres de mer ont une arme secrète pour rester au chaud dans les eaux plus froides – un manteau de fourrure qui emprisonne les bulles d’air, selon de nouvelles recherches.

Des scientifiques découvrent comment les loutres de mer restent au chaud dans les eaux froides
Discover how sea otters remain warm in frigid waters

La vie dans le froid peut être difficile pour les animaux. Lorsque le corps se refroidit, les organes, dont le cerveau et les muscles, ralentissent.

La température corporelle des animaux tels que les reptiles et les amphibiens dépend principalement de la température de leur environnement, mais les mammifères peuvent augmenter leur métabolisme, en utilisant plus d’énergie pour réchauffer leur corps. Cela leur permet de vivre dans des régions plus froides et de rester actifs lorsque les températures baissent la nuit ou pendant les mois d’hiver.

Bien que les scientifiques sachent que les mammifères peuvent augmenter leur métabolisme par temps froid, on ne sait pas exactement quels organes ou tissus utilisent cette énergie supplémentaire pour générer plus de chaleur.

Rester au chaud est particulièrement difficile pour les petits mammifères aquatiques comme les loutres de mer. Nous avons donc voulu savoir comment ils se sont adaptés pour survivre au froid.

Nous avons réuni une équipe de chercheurs spécialisés dans le métabolisme des humains et des mammifères marins, dont Heidi Pearson de l’Université d’Alaska Southeast et Mike Murray de l’Aquarium de Monterey Bay. Comprendre l’utilisation de l’énergie chez les animaux adaptés à la vie dans le froid peut également fournir des indices pour manipuler le métabolisme humain.

Le métabolisme de la loutre de mer

Il est particulièrement difficile pour les mammifères vivant dans l’eau de rester au chaud, car l’eau évacue la chaleur du corps beaucoup plus rapidement que l’air. La plupart des mammifères marins ont un grand corps et une épaisse couche de graisse ou de lard pour s’isoler.

La loutre de mer est le plus petit des mammifères marins et ne possède pas cette épaisse couche de graisse. À la place, elles sont isolées par la fourrure la plus dense de tous les mammifères, qui compte jusqu’à un million de poils par pouce carré.

Cette fourrure, cependant, demande beaucoup d’entretien et nécessite un toilettage régulier. Environ 10 % de l’activité quotidienne d’une loutre de mer consiste à maintenir la couche isolante d’air emprisonnée dans sa fourrure.

La fourrure dense ne suffit pas, à elle seule, à maintenir les loutres de mer au chaud. Pour générer suffisamment de chaleur corporelle, leur taux métabolique au repos est environ trois fois supérieur à celui de la plupart des mammifères de taille similaire. Ce taux métabolique élevé a toutefois un coût.

Pour obtenir suffisamment d’énergie, les loutres de mer doivent manger chaque jour plus de 20 % de leur masse corporelle en nourriture. En comparaison, les humains mangent environ 2 % de leur masse corporelle, soit environ 1,3 kilogramme de nourriture par jour pour une personne de 70 kg.

D’où vient la chaleur ?

Lorsque les animaux mangent, l’énergie contenue dans leur nourriture ne peut être utilisée directement par les cellules pour effectuer un travail. Au lieu de cela, la nourriture est décomposée en nutriments simples, tels que les graisses et les sucres. Ces nutriments sont ensuite transportés dans le sang et absorbés par les cellules.

À l’intérieur de la cellule se trouvent des compartiments appelés mitochondries où les nutriments sont convertis en ATP – une molécule à haute énergie qui sert de monnaie d’échange pour la cellule.

Le processus de conversion des nutriments en ATP est similaire à la façon dont un barrage transforme l’eau stockée en électricité. Lorsque l’eau s’écoule du barrage, elle produit de l’électricité en faisant tourner des pales reliées à un générateur – comme le vent fait tourner les pales d’un moulin à vent. Si le barrage présente des fuites, une partie de l’eau – ou de l’énergie stockée – est perdue et ne peut être utilisée pour produire de l’électricité.

De même, des mitochondries non étanches sont moins efficaces pour produire de l’ATP à partir de nutriments. Bien que l’énergie perdue dans les mitochondries ne puisse être utilisée pour effectuer un travail, elle génère de la chaleur pour réchauffer le corps de la loutre de mer.

Tous les tissus du corps utilisent de l’énergie et produisent de la chaleur, mais certains tissus sont plus grands et plus actifs que d’autres. Les muscles représentent 30 % de la masse corporelle de la plupart des mammifères. Lorsqu’ils sont actifs, les muscles consomment beaucoup d’énergie et produisent beaucoup de chaleur. Vous en avez sans doute fait l’expérience, que ce soit en ayant chaud pendant l’exercice ou en frissonnant lorsqu’il fait froid.

Pour savoir si le métabolisme musculaire contribue à maintenir les loutres de mer au chaud, nous avons étudié de petits échantillons de muscles provenant de loutres de mer dont la taille et l’âge varient du nouveau-né à l’adulte. Nous avons placé les échantillons de muscles dans de petites chambres conçues pour surveiller la consommation d’oxygène – une mesure de la quantité d’énergie utilisée.

En ajoutant différentes solutions qui stimulent ou inhibent divers processus métaboliques, nous avons déterminé la quantité d’énergie que les mitochondries pouvaient utiliser pour produire de l’ATP – et la quantité d’énergie qui pouvait être utilisée pour produire de la chaleur.

Nous avons découvert que les mitochondries des muscles des loutres de mer pouvaient présenter des fuites importantes, ce qui permettait aux loutres d’augmenter la chaleur de leurs muscles sans activité physique ni frisson.

Il s’avère que les muscles des loutres de mer sont bons pour être inefficaces. L’énergie « perdue » sous forme de chaleur pendant la transformation des nutriments en mouvement leur permet de survivre au froid.

Il est remarquable de constater que les nouveau-nés ont la même capacité métabolique que les adultes, même si leurs muscles n’ont pas encore atteint la maturité nécessaire pour nager et plonger.

Des implications plus larges

Nos recherches démontrent clairement que le muscle n’est pas seulement important pour le mouvement. Les muscles représentant une part importante de la masse corporelle, une augmentation même minime du métabolisme musculaire peut accroître considérablement la quantité d’énergie utilisée par un animal.

Cela a des implications importantes pour la santé humaine. Si les scientifiques découvrent des moyens d’augmenter de manière sûre et réversible le métabolisme des muscles squelettiques au repos, les médecins pourraient éventuellement s’en servir comme outil pour réduire les taux croissants d’obésité en augmentant la quantité de calories qu’un patient peut brûler.

Inversement, la réduction du métabolisme des muscles squelettiques pourrait permettre d’économiser de l’énergie chez les patients souffrant de cancer ou d’autres maladies de dépérissement, et de réduire la nourriture et les ressources nécessaires aux astronautes lors de vols spatiaux de longue durée.The Conversation

Traver Wright, professeur adjoint de recherche en santé et kinésiologie, Texas A&M University ; Melinda Sheffield-Moore, professeur en santé et kinésiologie, Texas A&M University, et Randall Davis, professeur régent, département de biologie marine, Texas A&M University.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article original.

Emilie Dubois

Une fille dans l'informatique était mal vue à l'époque de mes études. C'est pour cette raison que l'on m'a cantonné à des rôles secondaires lors des travaux de groupe, notamment celui de centralisateur des informations. Ce rôle central, au final crucial, m'a plu. C'est comme cela que je suis devenue chef de projet. Plus tard, cette attirance pour l'information m'a poussé à suivre des cours de journalisme. Comme j'avais la propension de centraliser l'actualité technologique, un ami m'a dit un jour : «Emilie, tu peux le faire ». C'est comme cela que je me suis retrouvée embarquée dans l'aventure de MondeInfos.com. Vu mon boulot, ce sont surtout les nouvelles technologies qui m'intéressent le plus.

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