Des ultrasons peuvent déclencher un état d’hibernation chez les souris et les rats
Dans certains cas, il serait utile d’hiberner, par exemple lors d’une intervention chirurgicale ou d’un voyage dans l’espace, et nous nous rapprochons de la possibilité de le faire à la demande chez les humains. Des scientifiques viennent de démontrer qu’il était possible d’induire un état d’hibernation chez des souris et des rats en envoyant des impulsions ultrasonores non invasives dans le cerveau.
La torpeur est un état semblable au sommeil dans lequel des animaux tels que les souris et les oiseaux peuvent entrer pour conserver leur énergie, en abaissant leur température corporelle et leur métabolisme. On pense qu’il s’agit d’un mécanisme de survie en cas de pénurie de nourriture, qui leur permet de simplement dormir pendant les périodes difficiles.
En 2020, des scientifiques ont identifié un ensemble de neurones dans l’hypothalamus qui permet aux souris d’entrer en torpeur, et ils ont découvert qu’ils pouvaient les stimuler à l’aide de signaux lumineux ou chimiques pour induire une hibernation à la demande. Mieux encore, la même chose a fonctionné chez des rats, qui n’entrent pas naturellement en torpeur, ce qui suggère que cela pourrait fonctionner chez d’autres mammifères et peut-être même chez les humains. Une étude complémentaire réalisée en 2022 a montré comment cette technique pouvait être utilisée pour prévenir les lésions tissulaires lors d’une opération cardiaque.
Le problème est que le déclenchement des neurones nécessite des animaux génétiquement modifiés pour répondre aux déclencheurs, qui comprennent des fibres optiques implantées. Cette méthode n’étant pas la plus confortable ni la plus pratique, des scientifiques de l’université de Washington (États-Unis) ont mis au point un moyen non invasif d’induire la torpeur.
L’équipe a créé un émetteur d’ultrasons suffisamment petit pour être fixé sur la tête des souris pendant qu’elles vaquent à leurs occupations. Cet émetteur peut envoyer des impulsions d’ultrasons de 10 secondes dirigées vers la zone préoptique de l’hypothalamus, ce qui déclenche instantanément les symptômes de la torpeur chez les animaux. Ces symptômes comprennent une baisse de la température corporelle de 3 à 3,5 °C, ainsi qu’une réduction du rythme cardiaque et de la consommation d’oxygène. Les animaux se sont réveillés naturellement après quelques heures.
A partir de l’étude : a) Illustration de l’état de torpeur induit par les ultrasons. b) Illustration de la sonde portable (en haut). La sonde a été branchée sur une plaque de base qui a été collée sur la tête de la souris. L’IRM de la tête de la souris avec la sonde portable montre que les ultrasons ont été dirigés de manière non invasive vers le POA (encart). La photo d’une souris se déplaçant librement avec la sonde attachée est montrée en bas. (Y. Yang et col./ Nature metabolism)
Dans une autre expérience, les chercheurs ont relié l’émetteur d’ultrasons à un système automatisé qui émettait de nouvelles impulsions dès que la température corporelle recommençait à augmenter. Ils ont ainsi pu maintenir les souris dans la torpeur pendant 24 heures d’affilée, sans dommage visible pour le cerveau et sans gêne apparente pour les animaux.
L’équipe a répété l’expérience avec des rats et elle a constaté qu’elle fonctionnait à peu près de la même manière, mais avec une baisse plus faible de la température corporelle, de 1 à 2 °C. Ces résultats renforcent l’idée que la réponse métabolique est toujours présente chez les mammifères qui n’hibernent pas naturellement, ce qui laisse penser qu’elle pourrait fonctionner chez l’humain.
Bien sûr, on en est encore loin, mais le fait de disposer d’un moyen non invasif de déclencher l’état d’hibernation est une étape importante. Si nous parvenons à le faire fonctionner, l’équipe suggère que la torpeur induite par les ultrasons pourrait sauver des vies lors d’urgences médicales, ou éventuellement aider les futurs astronautes à hiberner lors de longs voyages dans l’espace.
L’étude publiée dans Nature metabolism : Induction of a torpor-like hypothermic and hypometabolic state in rodents by ultrasound et présentée sur le site de l’Université de Washington à St. Louis : Induction of a torpor-like state with ultrasound.
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