Comment l’ours polaire se protège du mauvais cholestérol


A quoi sert de protéger la biodiversité ? Tout le monde est pour, a priori, mais pour quelle raisons faire subsister grands singes, tigres, ours polaires et je ne sais quelle espèce de crapauds ?

Notre monde serait plus triste sans ces espèces, soupirent les poètes. Mais protéger la biodiversité coûte cher et la poésie est un argument qui risque d’être mal compris des financiers.

Parce que c’est au sein de la biodiversité qu’on trouvera les molécules qui nous soigneront plus tard, suggèrent d’autres : laissez moi vous raconter comment une espèce en voie de disparition va nous aider à soigner l’hypercholestérolémie et certaines cardiomyopathies.

 

Il y a un peu plus d’un an, je vous parlais des ours : ours blancs et ours polaires appartiennent à deux espèces séparées depuis plusieurs centaines de milliers d’années. Pourtant, dans un cas très particulier, un métissage a été observé entre les ours polaires et les ours des îles ABC à l’ouest de l’Alaska.

Localisation des ours polaires et bruns étudiés

Localisation des ours bruns et polaires étudiés

Afin de mieux investiguer ce qui s’est passé entre ces deux espèces, une équipe internationale a entrepris de séquencer le génome de l’ours polaire (de plusieurs ours polaires pour être plus précis et d’ours bruns, dont les provenances sont indiquées sur la carte ci-dessus). Ces données ont permis d’affiner le portrait que je vous présentais ici, le complexifiant un petit peu. Mais surtout, la connaissance de ces génomes complets ont permis de mieux dater la date de divergence entre l’ours brun et l’ours blanc : entre 479 000 et 343 000 ans. A cette époque, un âge interglaciaire particulièrement long permettait à la banquise de fondre, au Groenland du Sud de se couvrir de forêts de pins et à l’espèce ancestrale d’ours de s’installer dans cette région.

Or, un ours polaire daté d’il y a environ 110 000 ans possède déjà toutes les caractéristiques de l’espèce. En 300 000 ans à peine, les ours polaires se sont adaptés à un climat très rigoureux, à un milieu très particulier et à une diète riche en lipide. Que dis-je ? extrêmement riche en lipides et en cholestérol.

(source : Flickr)

(source : Flickr)

 

La rapidité à laquelle l’ours polaire s’est adapté a interrogé les chercheurs qui ont cherché à comprendre le processus qui s’est produit. Pour ce faire, ils ont analysé les régions du génome qui sont soumis à sélection positive.

En effet, au sein du génome, les mutations se produisent au hasard. La très grandes majorité de ces modifications sont neutres : elles ne changent pas la fitness des individus, c’est à dire leur capacité à donner naissance à des descendants, qui seront eux-mêmes aptes à se reproduire. Parmi les autres, la plupart sont néfastes : si elles ne tuent pas l’individu, elles rendent sa reproduction plus difficile dans l’environnement dans lequel il se trouve. Peu à peu, la mutation disparaît de la population : on dit qu’elle est soumise à sélection négative. Enfin, une très faible proportion des mutations augmente au contraire la fitness des individus qui la porte, dans un environnement donné. De génération en génération, la proportion des porteurs de cette mutation dans la population change : c’est la sélection positive.

Bien entendu, l’effet de ces mutations dépend de l’environnement : c’est lui dicte si la mutation aura un effet délétère ou positif. Et quand l’environnement change, la pression de sélection sur certaines mutations peut changer : une modification passer d’une pression de sélection négative à positive.

 

Il y a, dans le génome de l’ours polaire, beaucoup plus de régions soumises à sélection positive que dans celui de l’ours brun : c’est la preuve que le premier s’est adapté à un environnement très différent de son environnement d’origine. En particulier, deux gènes ont associés à la pigmentation ont été retrouvés comme soumis à une très forte pression de sélection positive : LYST et AIM1. Des mutations dans le gène Lyst ont été associées chez plusieurs mammifères avec une hypo-pigmentation et une couleur claire du pelage (ou de la peau, chez les humains). Or, chez l’ours polaire, pas moins de 7 mutations, dont plusieurs altérant significativement la fonction de la protéine ont été trouvées. De même, des mutations dans AIM1 provoquent chez l’humain un cancer qui affecte la production de pigment par les mélanocytes.

Un ours polaire se cache sur cette photo, saurez-vous le trouver ?

Un ours polaire se cache sur cette photo, saurez-vous le trouver ?

La pression de sélection semble ici assez facile à trouver : sur la glace et la neige, un pelage clair est beaucoup moins visible que le pelage sombre d’un ours brun.

Mais des mutations dans des gènes appartenant à des catégories fonctionnelles bien particulières ont également été soumis à une pression de sélection positive extrêmement forte : l’organisation des sarcomères, un des constituants de base des muscles ; la coagulation du sang ; le développement du cœur et des tissus adipeux.

Le dernier point a particulièrement intéressé les chercheurs : en effet, la diète de l’ours polaire est extrêmement riche en lipides. Son taux de cholestérol sanguin est particulièrement haut.

Diète riche en graisse, beaucoup de cholestérol … Ça ne vous rappelle rien ? pourtant, l’ours polaire est, contrairement à des humains qui présenteraient les mêmes caractéristiques, en très bonne santé. En particulier, il ne présente pas d’athérosclérose : cette maladie est causée par le dépôt de « mauvais cholestérol » (un complexe formé de cholestérol et de protéines, en particuliers d’apolipoprotéine B), le long des parois des artères. L’apolipoprotéine B est reconnue par des récepteurs spécifiques, qui fixent la particule sur la paroi. Une réaction inflammatoire s’ensuit, qui provoque l’agrégation de plaquette, suivant le même mécanisme que celui utilisé pour la coagulation. Un caillot se forme, bloquant la circulation sanguine.

Or, parmi les gènes montrant la plus forte sélection positive, que trouve-t-on ? L’apoliprotéine B, impliquée dans le mauvais cholestérol, plusieurs protéines associées au développement du muscle cardiaque, comme la titine, XIRP1, ALPK3, … Chez l’homme, des mutations dans ces protéines sont spécifiquement associés à de l’athérosclérose, montrant leur rôle dans le développement de la maladie.

Il semblerait donc qu’une des pressions de sélection les plus fortes chez l’ours polaire concerne l’adaptation à une alimentation riche en lipides et en cholestérol. Le système cardiovasculaire de l’ours a été profondément modifié, et lui permet de survivre à une alimentation qui tuerait n’importe lequel d’entre nous (et en comptant n’importe quel ours brun).

Or, cette modification alimentaire est justement ce qui touche l’espèce humaine : plus de nourriture, plus riche en lipide, plus riche en choléstérol. Il est fort probable que l’étude des mutations spécifiques de l’ours polaire permettra de mieux comprendre le mécanisme par lequel il résiste à l’athérosclérose. Mieux, peut-être, des médicaments inspirés par l’évolution spécifique de l’ours blanc, permettront de prévenir cette maladie de plus en plus répandue.

 

Ça sert à quoi de préserver les ours blancs ? A éviter des crises cardiaques, entre autres.

 

 

Source

Liu, S., Lorenzen, E. D., Fumagalli, M., Li, B., Harris, K., Xiong, Z., … Wang, J. (2014). Population Genomics Reveal Recent Speciation and Rapid Evolutionary Adaptation in Polar Bears. Cell, 157(4), 785–794. doi:10.1016/j.cell.2014.03.054

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