Le documentaire « Fort comme un ours » sera diffusé sur Arte le 26 janvier. Ce film primé dans de multiples festivals nous emmène à la rencontre de l’ours brun, et nous raconte comment les scientifiques étudient sa surprenante biologie, qui pourrait un jour permettre de mieux nous soigner. En amont de cette diffusion, Etienne Lefai revient sur les fascinantes propriétés des muscles de ce puissant animal, et explique les implications pour la santé humaine.
Deux fois par an, en été et en hiver, la forêt boréale du nord de la Suède est le théâtre d’un branle-bas inhabituel. Depuis plusieurs années, des scientifiques européens s’y donnent rendez-vous afin de se rapprocher de quelque 3 000 ours bruns sauvages qui la peuplent. Leur objectif ? Collecter des échantillons afin d’étudier ces puissants plantigrades, pour élucider comment ils réussissent à traverser aussi brillamment leurs longs mois d’hibernation.
Durant cette période très particulière, les ours restent en effet presque totalement immobiles dans leur tanière, sans se nourrir. Cette inactivité et ce jeûne prolongé devraient entraîner une importante fonte musculaire. Or quand ils quittent leur tanière au retour des beaux jours, leurs muscles ont à peine été affectés.
Comprendre comment une telle prouesse est possible permettrait de mettre au point des traitements pour prévenir ou soigner la perte de masse musculaire chez l’être humain. Aussi appelée atrophie musculaire, cette affection touche des millions d’individus, non seulement les personnes âgées, mais aussi de nombreux patients atteints de maladies qui les forcent à la sédentarité ou affectent le tissu musculaire, comme le cancer, les maladies inflammatoires ou le diabète.
Les muscles ne servent pas seulement à bouger
Garder des muscles en bonne santé et en quantité suffisante est une nécessité vitale pour les mammifères, et en particulier pour l’être humain, dont le tissu musculaire représente plus de 40 % de la masse corporelle.
Grâce à leurs capacités de contraction, ces organes assurent de nombreuses fonctions essentielles, comme la locomotion ou la respiration. Mais ce n’est pas leur unique rôle : ils sont également des acteurs de premier plan de notre métabolisme. Les muscles sont en effet le principal réservoir d’acides aminés de l’organisme, les « briques de base » des protéines, qui assurent d’innombrables fonctions : enzymatiques, structurelles, hormonales… De plus, les muscles ont la capacité de stocker le sucre, et participent donc au maintien de la glycémie à un niveau constant.
Régulièrement stimulés par la contraction, les muscles conservent, voire augmentent, leur volume et donc leurs capacités motrices et énergétiques. Ils assurent de ce fait aux sportifs un capital santé optimal. À l’inverse, chez les personnes âgées, leur vieillissement naturel associé à la diminution générale d’activité physique et de la mobilité entraîne une perte de masse musculaire progressive, qui affecte la santé : c’est l’atrophie musculaire.
Quand le muscle va mal, la santé se dégrade
Le renouvellement des protéines qui constituent le muscle et lui permettent de se contracter dépend des besoins de l’organisme : si le muscle est régulièrement sollicité, de nouvelles protéines musculaires sont produites pour répondre aux besoins en force motrice (et donc, le volume du muscle augmente, comme le savent bien les adeptes de culture physique). En revanche, en l’absence d’activité physique, la production de protéines ralentit dans le muscle, et son volume diminue.
Dans de nombreuses pathologies, le corps lutte contre la maladie en réorientant ses ressources vers le système immunitaire. Le tissu musculaire sert alors de réservoir : ses protéines sont dégradées pour libérer leurs acides aminés, qui vont être réutilisés ailleurs, et les sucres qu’il stocke sont également utilisés. Si la maladie persiste dans le temps, le muscle perd ses ressources et son volume. La situation peut encore être aggravée si la maladie s’accompagne, comme souvent, d’une diminution de l’appétit.
Cette atrophie musculaire a de lourdes conséquences non seulement sur la locomotion, mais aussi sur la production de chaleur et le métabolisme. Elle est en partie responsable de la fragilité des personnes âgées et de la perte d’autonomie. Mais ce n’est pas tout : en raison du rôle de réservoir des muscles, elle favorise aussi l’apparition de désordres métaboliques, tels que diminution de la sensibilité à l’insuline et augmentation de la glycémie, qui participe à l’apparition du diabète, ou la diminution de l’utilisation des graisses, qui favorise notamment l’obésité.
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Face à une population vieillissante, et alors que l a sédentarité et l’inactivité physique sont la 4ᵉ cause de décès dans le monde, les scientifiques du monde entier se mobilisent pour décrypter les mécanismes cellulaires et moléculaires de l’atrophie musculaire non seulement en clinique humaine, mais aussi grâce à des travaux de recherche fondamentale menée sur des modèles animaux.
L’ours, un meilleur modèle animal ?
Les données sur le métabolisme musculaire et sa régulation ont été jusqu’ici principalement obtenues grâce aux modèles d’animaux de laboratoire « classiques », rats et souris. Ceux-ci ont permis de grandes avancées dans la compréhension du muscle et des mécanismes de l’atrophie, mais des questions demeurent sans réponse. Les chercheurs se sont donc tournés vers d’autres espèces, notamment sauvages, dont l’ours brun scandinave (Ursus arctos), en raison de ses étonnantes capacités.
En effet, après avoir hiberné pendant 5 à 7 mois, en restant totalement inactif et sans s’alimenter (soit les conditions parfaites pour entraîner une importante fonte musculaire), le plantigrade sort de sa tanière au printemps en ayant perdu l’essentiel de sa graisse, mais seulement quelques pour cent de ses muscles !
En outre, au-delà de sa résistance phénoménale à l’atrophie musculaire, plusieurs autres raisons font de l’ours un modèle animal pertinent. Sa morphologie, sa taille, sa température corporelle (34 à 35°C) et son système cardiovasculaire sont beaucoup plus proches de ceux de l’être humain que ceux des petits mammifères hibernants tels que la marmotte ou l’écureuil arctique.
Des résultats encourageants
Forts de ces constats, depuis 2012 des chercheurs partent en Suède pour approcher des ours sauvages. Avec l’aide du Scandinavian Brown Bear Research Group, ils réalisent des prises de sang l’été, pendant que les animaux sont actifs, ainsi qu’au cœur de l’hiver, durant leur hibernation. Les échantillons sont ensuite rapportés en France afin d’être étudiés.
Grâce à eux, des scientifiques français ont récemment pu démontrer que le sérum d’ours hibernant est capable de modifier des cellulaires musculaires humaines cultivées en laboratoire (contrairement au sérum d’ours actif en été). Leur contenu en protéine augmente, et la dégradation protéique est ralentie, ce qui entraîne une augmentation de la taille des cellules.
Ces résultats, bien que préliminaires, suggèrent qu’il est possible de transférer les extraordinaires capacités de l’ours aux cellules humaines. Néanmoins, avant de pouvoir envisager la mise au point de traitements contre l’atrophie musculaire, il reste encore un long chemin à parcourir. Les prochaines étapes de ces travaux, en cours dans les laboratoires de l’Université Clermont Auvergne et de l’Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien, à Strasbourg, consisteront en particulier à identifier et isoler les principes actifs du sérum d’ours hibernant capables d’inhiber la dégradation des protéines musculaire.
Ces recherches seront probablement longues et complexes, mais la piste est particulièrement prometteuse. En effet, si l’on comprend aujourd’hui mieux les mécanismes de l’atrophie musculaire, aucune stratégie thérapeutique satisfaisante n’existe à ce jour pour la prévenir, qu’elle soit basée sur l’exercice ou la prise de médicaments…