Vous vous êtes déjà surpris à penser : « J’aimerais vraiment voir des chauves-souris vampires courir sur un tapis roulant » ? Des scientifiques l’ont fait pour de vrai - non pas pour aider un petit Vlad à atteindre son quota de pas de chiroptère, mais pour comprendre comment ces animaux tirent de l’énergie de leur régime très particulier.
L’étude éclaire la manière dont les chauves-souris vampires (Desmodus rotundus) exploitent au mieux leur principale source de nourriture : le sang qu’elles aspirent aux mammifères dont elles se nourrissent.
Contexte : énergie, ATP et un régime presque tout en protéines
Les résultats sont frappants : ces chauves-souris montrent une réelle aptitude à utiliser, pour l’énergie, les acides aminés contenus dans le sang ingéré - et elles le font très rapidement. Une chauve-souris vampire peut ainsi trottiner allègrement en étant alimentée par un repas de sang avalé quelques minutes plus tôt.
Cela rend l’espèce particulièrement atypique, car la plupart des vertébrés dépendent surtout du métabolisme des glucides et des lipides pour produire de l’énergie. Cette capacité existe toutefois ailleurs dans le règne animal, notamment chez des animaux invertébrés comme les mouches tsé-tsé, elles aussi hématophages.
On sait bien que, chez les mammifères, l’exercice aérobie de faible intensité est majoritairement alimenté par les lipides. À mesure que l’intensité augmente, la part des glucides comme carburant tend à croître. Ces sources d’énergie sont oxydées afin de produire de l’adénosine triphosphate (ATP), la molécule qui fournit l’énergie aux cellules vivantes.
Ce qui restait mal compris, en revanche, c’était la façon dont une chauve-souris vampire parvient à générer de l’ATP à partir d’un régime extrêmement riche en protéines.
Méthode : des chauves-souris vampires sur tapis roulant
Les physiologistes Giulia Rossi (Université de Toronto) et Kenneth Welch (Université McMaster), au Canada, ont décidé de tirer parti d’un trait distinctif de ces chauves-souris pour répondre à la question.
Contrairement à beaucoup d’autres espèces de chauves-souris, les chauves-souris vampires se déplacent très bien au sol. Les chercheurs ont donc conçu l’idée de les faire courir sur des tapis roulants capables de mesurer, pendant l’effort, l’oxygène consommé et le dioxyde de carbone expiré - des données permettant d’estimer le métabolisme à différentes intensités d’exercice. Et comme les animaux séjournaient temporairement au laboratoire, il était possible de contrôler précisément leur alimentation afin d’identifier les carburants réellement utilisés.
Au total, 24 chauves-souris vampires adultes sauvages ont été capturées au Belize, puis réparties en groupes. Un premier groupe de neuf a reçu du sang de vache enrichi en leucine, un acide aminé essentiel (que les mammifères ne peuvent pas synthétiser) et qui contribue, chez l’être humain, à la construction et à la réparation des muscles. Un second groupe de 12 a été nourri avec du sang de vache enrichi en glycine, un acide aminé non essentiel impliqué dans la synthèse du collagène et jouant aussi un rôle de neurotransmetteur.
Pour suivre le destin des acides aminés, l’équipe a remplacé les atomes de carbone « ordinaires » par un isotope relativement distinctif : ce marquage permettait de retracer ce que devenait l’élément au fil de la dégradation des composés dans l’organisme.
Le dernier groupe (les trois animaux restants) a, lui, consommé du sang de vache non enrichi en acides aminés, afin d’établir un niveau de référence pour la production de CO₂ chez une chauve-souris en exercice.
Après le repas, chaque chauve-souris a été placée sur un tapis roulant construit sur mesure pour cette étude. Trois intensités d’effort étaient prévues : 10 mètres par minute, 20 mètres par minute et 30 mètres par minute. Le tapis accélérait progressivement jusqu’à chacune des vitesses cibles, pendant que la respiration de l’animal était enregistrée au fil de sa course sur la bande. À la vitesse maximale, on observait même de petits sauts, avec une brève perte de contact avec le tapis.
Une fois les essais terminés, les chercheurs ont calculé les taux de consommation d’oxygène et de production de dioxyde de carbone, ainsi que leur rapport - un indicateur classiquement utilisé pour inférer le type de carburant métabolique mobilisé.
Résultats : des acides aminés oxydés presque immédiatement
Les isotopes ont montré que la production de CO₂ issue du métabolisme des acides aminés apparaissait presque immédiatement dans l’air expiré par les chauves-souris sur le tapis roulant. Autrement dit, ces animaux exploitent très vite et très efficacement leur récent repas riche en protéines - à la différence d’insectes comme les moustiques, qui mettent davantage de temps à métaboliser les acides aminés du sang qu’ils consomment.
Autre point notable : les chauves-souris nourries au sang enrichi ne semblaient pas faire de différence entre acides aminés essentiels et non essentiels. Leur organisme utilisait au maximum les ressources disponibles, quelle que soit leur nature.
Interprétation : une adaptation et un cas de convergence
« Our findings suggest that major enhancement of flux through these and related metabolic pathways have evolved in vampire bats as an adaptation to make efficient use of those fuels ingested in abundance (i.e. blood proteins and amino acids), » écrivent les chercheurs, « marking a striking example of convergent evolution among both vertebrate and invertebrate obligate blood-feeding animals. »
Aucune chauve-souris n’a été blessée pour réaliser ces travaux - même si elles sont peut-être retournées dans la nature avec une condition physique un peu améliorée.
Ces résultats ont été publiés dans Biology Letters.
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