Le colibri, le seul oiseau capable de pratiquer le vol stationnaire, a longtemps intrigué la communauté scientifique. Mais, une publication toute récente (parue en janvier 2023 dans Science) révèle de nouveaux éléments dans les dessous de l’affaire !
Quels sont les caractéristiques de ce vol ? Pourquoi cela pose-t-il question ?
Cette capacité à contrôler son vol afin de se maintenir à une position donnée tout en assurant une exceptionnelle manœuvrabilité est tout simplement incroyable. Cela exige un battement d’aile extrêmement rapide ce qui, nécessairement, consomme énormément d’énergie !
Pour assurer de tels besoins, le colibri absorbe des sucres qu’il obtient en se régalant du nectar des fleurs. Mais le mystère concerne le métabolisme particulier de ces oiseaux : les nutriments sont très rapidement disponibles après l’ingestion de nectar pour assurer les besoins élevés en énergie. Ainsi :
– le taux d’absorption des sucres est élevé,
– des enzymes efficaces dégradant les sucres et utilisant le fructose aussi efficacement que le glucose.
Un oiseau friand de nectar
Ne vous paraît-il pas surprenant que les oiseaux soient attirés par le sucre de la sorte, un besoin si fort que cela les pousse à consommer le nectar des fleurs ?
Les colibris se distinguent bel et bien des autres oiseaux car ils possèdent un récepteur particulier aux substances de goût sucré.
En général, chez les vertébrés, le récepteur gustatif permettant de détecter les molécules sucrées, c’est T1R2 (TR pour Taste Recepteur, les différents indices repèrent plusieurs sous-unités). Rien de tel chez les oiseaux. Présent chez leurs ancêtres et chez leurs cousins dans l’arbre de l’évolution, ce gène particulier a été perdu : les oiseaux sont donc complètement insensibles au goût sucré ! Alors pourquoi les colibris sont-ils tout de même attirés par le nectar ? Des recherches poussées sur cette question (2014) ont en fait montré, que chez tous les oiseaux, les gènes T1R1/T1R3 sont présents : ils sont normalement dédiés au goût umami* et que chez le colibri (et uniquement ces oiseaux), ce gène T1R3 s’est refonctionnalisé pour détecter les molécules sucrées ! Ref [1]
*l’unami est l’un des 5 goûts de base aux côtés du sucré/salé/acide/amer, à expérimenter avec la consommation de bouillon par exemple, c’est une sorte d’exhausteur des autres saveurs.
Le colibri : une adaptation au niveau du métabolisme musculaire
L’évolution n’a pas seulement joué sur les capteurs sensoriels : le métabolisme des muscles aussi a dû s’adapter. On l’imagine aisément : pour assurer un vol stationnaire efficace, il faut que les sucres absorbés soient rapidement assimilés afin de produire les nutriments puis l’énergie indispensable pour la contraction musculaire (sucre==> glucose ==> pyruvate ==> ATP ==> contraction).
Les études qui se sont intéressées à cette question, ont essayé de voir ce qui, dans le génome de plusieurs espèces de colibris avait changé par rapport aux oiseaux de la branche ancestrale. Verdict : certains gènes ont disparu et certaines mutations sont apparues. Pas de surprise, ceci dit. Mais quels sont-ils ?
Publiés en janvier 2023 dans Science (Ref [2]), des résultats expliquent que l’un des gènes qui a disparu est le FBP2 (Fructose-biphosphatase-2). Il s’exprime notamment dans les muscles et encode l’information pour la fabrication d’une enzyme. Celle-ci déclenche entre autres, une étape de la gluconéogenèse : la synthèse de glucose (pour maintenir le taux de glucose constant) à partir d’autres ressources lorsque l’apport alimentaire en sucres n’est pas suffisant. Ainsi, cette perte favorise la glycolyse, c’est-à-dire l’utilisation et la dégradation rapide du glucose absorbé ce qui privilégie une production d’énergie par les usines énergétiques que sont les mitochondries. Cette disparition du gène au niveau des muscles dans la ligne de l’évolution coïncide avec l’apparition du vol stationnaire.
D’autres gènes liés au métabolisme ont également fait l’objet d’une modification lors de l’évolution : ALDOB and ENO1 sont des gènes qui sont significativement plus exprimés au niveau du foie des colibris. Ils sont tous les deux impliqués dans les réactions de glycolyse : la dégradation du glucose pour fournir de l’énergie est ainsi rendue plus efficace.
Lien avec les maladies humaines
Ces résultats sont intéressants à double titre : d’une part, parce qu’il est toujours satisfaisant de comprendre les mécanismes génétiques de l’évolution des êtres vivants et d’autre part, dans ce cas particulier, un parallèle peut être fait avec de développement de cellules cancéreuses humaines où est souvent observée une moindre expression du gène FBP2. Or, les enzymes qu’il code, ont aussi une fonction anti-oncogène : un garde fou contre la dérive cellulaire vers la malignité. Avec la « baisse » de ces enzymes au sein des cellules cancéreuses, la glycolyse est facilitée et permet une croissance très rapide.
Bien comprendre les implications de ce gène pourrait donc ouvrir la voie à des approches thérapeutiques en comprenant la vulnérabilité des cellules cancéreuses : favoriser l’expression du gène FPB2 a montré des résultats encourageants dans le cas de sarcomes, en empêchant la croissance de la tumeur (essais in vitro et in vivo) Ref [3].
Pour en savoir plus sur les colibris
http://ssaft.com/Blog/dotclear/index.php?post%2F2014%2F10%2F20%2FColibris-Umami-et-Sucreries
Références :
[1] Baldwin M. W. et al., « Evolution of sweet taste perception in hummingbirds by transformation of the ancestral umami receptor », Science, Vol 345, Issue 6199 pp. 929-933, 2014, DOI: 10.1126/science.1255097
[2] Osipova E. et al., « Loss of a gluconeogenic muscle enzyme contributed to adaptive metabolic traits in hummingbirds », Science,Vol 379, Issue 6628, pp. 185-190, 2023, DOI: 10.1126/science.abn7050
[3] Huangyang P. et al., » Fructose-1,6-Bisphosphatase 2 Inhibits Sarcoma Progression by Restraining Mitochondrial Biogenesis » Cell Metabolism, Volume 31, Issue 5, Pages 1032, 2020, https://doi.org/10.1016/j.cmet.2019.10.012
1 comment for “Les secrets du colibri, utilités pour l’Homme”