Vladyslav Vyazovskiy, professeur associé de neurosciences, Université d’Oxford
Lors des journées froides et sombres, il est tentant d’imaginer s’enfermer jusqu’au retour des beaux jours. C’est ce que font de nombreux animaux en entrant dans un état connu sous le nom de torpeur, qui réduit leurs fonctions corporelles au minimum et utilise les réserves de graisse de leur corps pour obtenir de l’énergie. Les humains pourraient-ils un jour hiberner de la même manière ?
A part le fait qu’il s’agit d’un moyen pratique d’éviter l’hiver, une raison de le découvrir pourrait être l’avènement des voyages spatiaux à longue distance. Un voyage vers notre planète la plus proche, Mars, prendrait environ huit mois avec la technologie actuelle. Si nous espérons un jour visiter un autre système stellaire, même si nous pouvions voyager à la vitesse de la lumière, le voyage prendrait des années. Pouvoir entrer dans un état de torpeur à long terme rendrait de telles distances considérablement moins pénibles pour les astronautes et permettrait d’économiser des ressources vitales.
En tant que neuroscientifique, je fais actuellement partie d’une équipe d’experts organisée par l’Agence spatiale européenne pour déterminer si et comment nous pourrions être en mesure de mettre les humains en état de stase. C’est encore une question ouverte mais, au moins en théorie, nous ne pouvons pas exclure que ce soit possible.
Température du corps et métabolisme
Les hérissons entrent dans des périodes prolongées de torpeur, généralement pendant l’hiver.
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La torpeur semble avoir évolué pour combler efficacement les lacunes pendant les périodes de l’année où il n’est pas nécessaire pour certains animaux d’être dehors dans le monde, par exemple lorsque la nourriture est rare. Techniquement, il s’agit d’un état régulé de métabolisme réduit, ce qui signifie que les réactions chimiques qui maintiennent un organisme en vie ralentissent. Le rythme cardiaque, la respiration et la consommation d’énergie diminuent considérablement et la température corporelle peut également baisser.
Le moment et la durée de la torpeur chez les animaux peuvent varier énormément, de plusieurs mois par an à seulement quelques heures par jour sur une période de quelques mois. Certains animaux, comme les souris et les colibris, entrent en état de torpeur quotidiennement s’ils doivent économiser de l’énergie. D’autres, comme les hérissons et les ours, entrent dans des périodes prolongées de torpeur, généralement pendant l’hiver (c’est ce que nous appelons l’hibernation). Les espèces qui entrent en torpeur chaque année, même si les conditions extérieures sont stables, sont appelées hibernateurs obligatoires.
Le fait que de grands mammifères comme les ours et même des primates, comme le lémurien nain à grosse queue de Madagascar, puissent hiberner signifie que, théoriquement, les humains ne sont pas trop gros ou trop gourmands en énergie pour entrer en torpeur. Notre origine évolutive ne nous empêche pas non plus de le faire, puisque des animaux hibernants ont été trouvés largement dans tous les types de mammifères.
L’hypothermie et le métabolisme contrôlés sont déjà largement utilisés dans la pratique clinique, notamment lors d’une chirurgie cardiaque et pour protéger les tissus des dommages lorsque le flux sanguin est réduit, comme après un accident vasculaire cérébral. L’abaissement de la température corporelle et du métabolisme signifie que les cellules ont besoin de moins d’oxygène, ce qui permet leur survie dans des conditions où l’oxygène ne peut être fourni. Ce processus de refroidissement artificiel chez l’homme semble similaire à la torpeur spontanée chez les animaux en ce sens qu’il comprend une réduction de la respiration, du rythme cardiaque et du métabolisme. Mais la principale différence réside dans le fait que les animaux semblent « connaître » le moyen d’entrer en torpeur de manière sûre et spontanée. Abaisser la température corporelle d’un humain en bloquant sa thermorégulation naturelle nécessite l’utilisation agressive de médicaments.
L’une des difficultés pour reproduire la torpeur est que nous ne savons pas vraiment comment les animaux commencent et maintiennent le processus. De nombreuses recherches ont été consacrées à son étude, mais peu de réponses concluantes ont été obtenues jusqu’à présent. D’une part, il est possible que la torpeur soit déclenchée de manière « ascendante », en commençant par les changements qui se produisent dans les cellules individuelles du corps au niveau moléculaire. Mais une approche « descendante » qui implique des signaux du système nerveux ou des hormones peut également jouer un rôle.
Protection du cerveau
Il y a un autre problème clé avec l’idée d’hibernation humaine, et c’est ce que cela pourrait faire au cerveau. Les animaux hibernants sortent régulièrement de la torpeur pour une période d’heures ou de jours, mais passent souvent ce temps à dormir, avant de retourner à l’hibernation De même, les animaux sortant de la torpeur quotidienne entrent aussi généralement dans un sommeil profond.
Ce qui a conduit certains scientifiques à suggérer que, bien que nous ayons tendance à penser que l’hibernation est comme un long sommeil, la torpeur crée en fait un état de manque de sommeil et les animaux doivent régulièrement compenser cela. Nous pouvons le constater dans la façon dont les ondes cérébrales des animaux sont similaires lorsqu’ils émergent de la torpeur et lorsqu’ils ont été privés de sommeil.
C’est peut-être parce que le faible métabolisme et la température corporelle de la torpeur sont associés à une activité dans ces régions du cerveau, qui sont généralement associées à la régulation du sommeil. Mais cela peut aussi être dû au fait que la torpeur modifie le cerveau d’une manière qui pourrait l’endommager s’il n’était pas restauré par les mécanismes du sommeil. Le cerveau est très sensible au manque d’oxygène et doit donc être protégé pendant la période où l’apport en sang et en nutriments est réduit.
Une autre façon dont la torpeur affecte le cerveau est de réduire et de réorganiser les connexions synaptiques qui sont la base de nos souvenirs. Des recherches menées sur des animaux comme les chauves-souris montrent que la plupart des souvenirs sont préservés même après de nombreux mois dans un état de dépression neuronale presque totale. Mais certains souvenirs semblent être mieux pris en charge que d’autres, comme la capacité à se souvenir des proches parents. Ainsi, si nous voulions induire une hibernation humaine, il serait d’une importance vitale d’étudier plus avant la manière dont les souvenirs sont conservés pendant une longue période de torpeur.
Bien que nous ne sachions toujours pas si une hibernation humaine prolongée et sûre est possible, la recherche portant sur les mécanismes potentiels pourrait fournir les nouvelles perspectives nécessaires pour que cela devienne une réalité. Les récentes avancées technologiques et les nouveaux outils pharmacologiques et génétiques ont déjà montré un grand potentiel pour induire ou manipuler le sommeil. Mais pour comprendre pleinement comment nous pourrions induire l’hibernation humaine en toute sécurité, nous devrons probablement disséquer les circuits cérébraux clés et identifier les principales voies moléculaires qui régulent nos fonctions de sommeil.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l’article original.