Partout dans le monde, les gens mangent trop de sucre. Lorsque le corps est incapable de traiter efficacement le sucre, ce qui entraîne un excès de glucose dans le sang, cela peut entraîner le diabète. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé, le diabète est devenu le neuvième cause de décès en 2019.
Les humains ne sont pas les seuls mammifères à aimer le sucre. Les chauves-souris frugivores aussi mangent jusqu’à deux fois leur poids corporel en fruits sucrés par jour. Cependant, contrairement aux humains, les chauves-souris frugivores se nourrissent d’un régime riche en sucre. Ils peuvent abaisser leur glycémie plus rapidement que les chauves-souris qui dépendent des insectes comme principale source de nourriture.
Nous sommes une équipe de biologistes et bioingénieurs. Déterminer comment les chauves-souris frugivores ont évolué pour se spécialiser dans un régime riche en sucre nous a poussé à aborder le traitement du diabète sous un angle inhabituel – un angle qui nous a conduit jusqu’à Lamanai, Belize, pour le Bat-a-thon du Belizeun rassemblement annuel où les chercheurs collectent et étudient les chauves-souris.
Dans notre recherche récemment publiée dans Nature Communications, nous et nos collègues Seungbyn Baek et Martin Hemberg a utilisé une technologie qui analyse l’ADN de cellules individuelles pour comparer les instructions métaboliques uniques codées dans le génome de la chauve-souris frugivore jamaïcaine, Artibeus jamaicensisavec ceux du génome de la grande chauve-souris brune insectivore, Eptesicus fuscus.
Environ 2% de l’ADN est composé de gènes, qui sont des segments d’ADN contenant les instructions que les cellules utilisent pour créer certains traits, comme un langue plus longue chez les chauves-souris frugivores. Les 98 % restants sont des segments d’ADN qui régulent les gènes et déterminent la présence et l’absence des traits qu’ils codent.
Les auteurs Nadav Ahituv, à gauche, et Wei Gordon. (Crédit : Wei Gordon, CC BY-ND)
Pour comprendre comment les chauves-souris frugivores ont évolué pour consommer autant de sucre, nous avons voulu identifier les différences génétiques et cellulaires entre les chauves-souris qui mangent des fruits et celles qui mangent des insectes. Plus précisément, nous avons examiné les gènes, l’ADN régulateur et les types de cellules dans deux organes importants impliqués dans les maladies métaboliques : le pancréas et le rein.
Cet organigramme présente la méthodologie d’étude des auteurs. (Crédit : Wei Gordon, créé avec BioRender.com/Nature Communications, CC BY-ND)
Le pancréas régule la glycémie et l’appétit en sécrétant des hormones comme l’insuline, qui abaisse votre glycémie, et le glucagon, qui augmente votre glycémie. Nous avons découvert que les chauves-souris frugivores jamaïcaines plus de cellules productrices d’insuline et de glucagon que les grosses chauves-souris brunes, ainsi qu’un ADN régulateur qui incite les cellules pancréatiques des chauves-souris frugivores à initier la production d’insuline et de glucagon. Ensemble, ces deux hormones contribuent à maintenir l’équilibre du taux de sucre dans le sang, même lorsque les chauves-souris frugivores consomment de grandes quantités de sucre.
Le rein filtre les déchets métaboliques du sang, maintient l’équilibre hydrique et salin et régule la tension artérielle. Les reins des chauves-souris frugivores doivent être équipés pour éliminer de leur circulation sanguine les grandes quantités d’eau provenant des fruits tout en conservant les faibles quantités de sel contenues dans les fruits. Nous avons découvert que les chauves-souris frugivores jamaïcaines ajustaient la composition de leurs cellules rénales en fonction de leur régime alimentaire, réduire le nombre de cellules concentrant l’urine leur urine est donc plus diluée avec de l’eau que celle des grosses chauves-souris brunes.
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Pourquoi est-ce important
Le diabète est l’une des maladies chroniques les plus coûteuses au monde. Le Les États-Unis ont dépensé 412,9 milliards de dollars en 2022 sur les coûts médicaux directs et les coûts indirects liés au diabète.
La plupart des approches visant à développer de nouveaux traitements contre le diabète reposent sur des animaux de laboratoire traditionnels, tels que les souris, car ils sont faciles à reproduire et à étudier en laboratoire. Mais en dehors du laboratoire, il existe des mammifères comme les chauves-souris frugivores qui ont évolué pour résister à des charges élevées de sucre. Comprendre comment ces mammifères gèrent des charges élevées de sucre peut aider les chercheurs à identifier de nouvelles approches pour traiter le diabète.
En appliquant de nouvelles technologies de caractérisation cellulaire à ces organismes non modèlesou des organismes que les chercheurs n’utilisent pas habituellement pour la recherche en laboratoire, nous et un nombre croissant de chercheurs montrons que la nature pourrait être exploitée pour développer de nouvelles approches de traitement des maladies.
Les auteurs démêlent une chauve-souris frugivore d’un filet lors du Bat-a-thon du Belize.
Ce qu’on ne sait toujours pas
Bien que notre étude ait révélé de nombreuses cibles thérapeutiques potentielles pour le diabète, des recherches supplémentaires doivent être menées pour démontrer si nos séquences d’ADN de chauve-souris frugivore peuvent aider à comprendre, gérer ou guérir le diabète chez l’homme.
Certaines de nos découvertes sur les chauves-souris frugivores peuvent n’être pas liées au métabolisme ou être spécifiques uniquement aux chauves-souris frugivores jamaïcaines. Il y a près de 200 espèces de chauves-souris frugivores. Étudier davantage de chauves-souris aidera les chercheurs à clarifier quelles séquences d’ADN de chauves-souris frugivores sont pertinentes pour le traitement du diabète.
Notre étude s’est également concentrée uniquement sur les pancréas et les reins des chauves-souris. L’analyse d’autres organes impliqués dans le métabolisme, tels que le foie et l’intestin grêle, aidera les chercheurs à mieux comprendre le métabolisme des chauves-souris frugivores et à concevoir des traitements appropriés.
Et après
Notre équipe teste actuellement les séquences d’ADN régulatrices qui permettent aux chauves-souris frugivores de manger autant de sucre et vérifie si nous pouvons les utiliser pour mieux réguler la réaction des humains au glucose.
Nous faisons cela en échanger les séquences d’ADN régulatrices chez la souris avec ceux des chauves-souris frugivores et tester leurs effets sur la façon dont ces souris gèrent leur taux de glucose.
Wei Gordon est professeur adjoint de biologie au Menlo College. Nadav Ahituv est professeur au Département de bioingénierie et des sciences thérapeutiques et directeur de l’Institut de génétique humaine de l’Université de Californie à San Francisco. Cet article est republié à partir de La conversation sous un Licence Creative Commons. Lis le article original.
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