Le spermophile et le hamster syrien, deux rongeurs qui hibernent en hiver, ne pas avoir froid de la même manière que les non-hibernants, comme les rats ou les souris. Des chercheurs de Yale ont découvert que les rongeurs en hibernation ont développé des neurones sensibles au froid avec une capacité réduite à détecter des températures inférieures à 20 degrés Celsius. Cette adaptation permet potentiellement à leur température corporelle de baisser pendant de longues périodes sans les stresser par ces conditions, déclenchant ainsi leur sommeil saisonnier. L'ouvrage paraît le 19 décembre dans la revue Rapports de cellule .

« Si ces animaux avaient froid, ils ne pourraient pas hiberner parce que leur système sensoriel dirait au reste du corps qu'ils doivent d'abord se réchauffer, " dit l'auteur principal Elena Gracheva, physiologiste et neuroscientifique à l'Université de Yale. "Ils ne seraient pas capables de survivre en tant qu'espèce."

Le laboratoire Gracheva, en collaboration avec le groupe de Sviatoslav Bagriantsev, qui forment ensemble les laboratoires de physiologie sensorielle de Yale, ont constaté que les écureuils terrestres et les hamsters syriens ont développé indépendamment des adaptations similaires de suppression du froid. Alors que tous les rongeurs ont des récepteurs sur leurs neurones somatosensoriels qui détectent le froid, les récepteurs de ces deux animaux hibernants mettent beaucoup plus de temps à être activés que ceux des animaux qui n'hibernent pas.

Afin de comparer la biologie des animaux qui hibernent et ceux qui n'hibernent pas, les chercheurs ont effectué des tests sur des écureuils terrestres, hamsters, et souris. Ils ont placé les rongeurs sur deux plaques à température contrôlée :une plaque chaude (30 degrés Celsius) et une autre plaque plus froide qui changeait de température (de 20 à 0 degrés Celsius). Les rongeurs pourraient se déplacer entre les deux plaques. Les chercheurs ont observé que les souris préféraient toujours fortement l'assiette chaude. Écureuils terrestres et hamsters, d'autre part, n'a pas montré de préférence significative pour l'assiette chaude, à moins que la plaque froide n'approche de 5 degrés Celsius.

Gracheva et Bagriantsev ont relié ce comportement à un canal ionique dans les neurones de ces rongeurs, appelé TRPM8. L'activation de TRPM8 entraîne une sensation de froid. Chez les écureuils terrestres et les hamsters, TRPM8 est moins sensible au froid que TRPM8 chez la souris. Chez la souris, il y a eu une augmentation de l'activité lorsque la température a diminué de 30 à 10 degrés Celsius, mais dans les écureuils terrestres et les hamsters, il n'y avait aucun changement même à des températures inférieures à 20 degrés Celsius. Les chercheurs ont analysé les différences dans la séquence d'acides aminés des molécules TRPM8 et de l'écureuil par ingénierie inverse TRPM8 afin qu'il redevienne sensible au froid.

Cette résistance au froid se produit non seulement lorsque les spermophiles et les hamsters hibernent, mais aussi lorsqu'ils sont actifs. Par exemple, Les spermophiles rayés (appelés ainsi pour leurs 13 rayures brunes et blanches) peuvent survivre à une exposition à des températures de 2 degrés Celsius jusqu'à 6 à 9 mois. Les écureuils terrestres, qui sont liés aux tamias, sont originaires du Wisconsin.

D'autres espèces, comme les oiseaux, peuvent migrer pour changer d'environnement lorsque le temps devient trop froid. Petits mammifères, d'autre part, ne peut pas parcourir de longues distances. Au lieu de changer leur environnement, ils doivent s'adapter et changer de corps. "Cette adaptation est l'exemple parfait de la façon dont l'environnement peut façonner les propriétés du système sensoriel, " dit Gracheva.

Avancer, le laboratoire Gracheva et ses collègues étudient le comportement de ces animaux à des températures encore plus basses. La prochaine étape pour son équipe est d'étudier les rongeurs à des températures inférieures à 10 degrés Celsius. Ils souhaitent également étendre leur étude de la base moléculaire de la sensibilité au froid. "Ce processus est très complexe, et TRPM8 n'est qu'une partie du mécanisme, " dit Gracheva.