Pour avoir une alimentation riche en sucre, les oiseaux ont dû développer de douces astuces génétiques.
Les oiseaux qui se nourrissent de nectar et de fruits présentent des variantes importantes dans les gènes qui contrôlent le métabolisme, le traitement des graisses et même la tension artérielle. Résultats publiés le 26 février dans Science montrent comment différentes lignées d'oiseaux ont convergé vers des solutions génétiques similaires pour leur permettre de vivre une vie riche en sucre.
Plusieurs groupes d’oiseaux ont évolué pour manger ces aliments incroyablement sucrés, notamment les perroquets, les colibris, les méliphages et les sunbirds. « Si [humans] » Si nous mangeons beaucoup de sucre, alors beaucoup de mauvaises choses nous arrivent : syndrome métabolique, obésité, diabète de type 2″, explique Ekaterina Osipova, génomiciste à l'université de Harvard. » En même temps, il y a des oiseaux qui résolvent naturellement ce problème. » Ils se nourrissent de beaucoup de sucre, mais rien de grave ne leur arrive.»
Les oiseaux ont une glycémie à jeun 1,5 à deux fois supérieure à celle des mammifères de taille similaire et sont relativement insensibles à l’insuline. Chez les mammifères, l’insuline signale à une protéine appelée GLUT4 de se déplacer vers les membranes cellulaires, aidant ainsi les animaux à aspirer plus de sucre dans leurs cellules. Mais les oiseaux semblent manquer de cette protéine, leur glycémie reste donc élevée.
En conséquence, alors que les humains ont du sucre qui circule dans leur sang, les colibris pourraient tout aussi bien avoir du sang qui circule dans leur sucre. Juste après avoir été nourris, la glycémie des petits oiseaux atteint environ 757 milligrammes par décilitre, explique Kenneth Welch, physiologiste comparatif à l'Université de Toronto qui n'a pas participé à l'étude. C'est plus de deux fois plus élevé que la glycémie d'un humain après une assiette de pâtes.
Osipova et ses collègues ont analysé le génome d'oiseaux ayant des régimes alimentaires différents pour comprendre comment certains réussissent à vivre avec autant de sucre. Ils ont comparé cinq espèces se nourrissant de sucre, dont des représentants des familles des perroquets, des méliphages et des colibris, avec quatre espèces qui préfèrent les graines, les insectes ou la viande, dont le martinet commun et l'épine brune. Ils ont également comparé les transcriptomes – mesures dont les gènes sont activement traduits en ARN – de différents tissus de trois espèces aimant le nectar et de trois parents mangeurs de noix ou d'insectes.
Ils ont découvert des milliers de séquences modifiées chez les oiseaux nectarivores. La plupart se trouvaient dans des segments d'ADN qui contrôlent la fréquence à laquelle d'autres gènes sont transcrits et traduits en protéines. Mais près de 600 gènes codaient pour des protéines directement impliquées dans la transformation du sucre et des graisses.
Différents groupes d’oiseaux – comme les perroquets et les sunbirds – ont développé des différences similaires dans leur ADN en raison de leur régime alimentaire, a découvert l’équipe. Et 66 gènes codant pour des protéines ont été modifiés chez plus d’une des espèces riches en sucre.
Mais un seul gène a été modifié chez les quatre espèces, un gène appelé MLXIPL. « Il sert de capteur de sucre cellulaire », explique Osipova. MLXIPL produit un facteur de transcription appelé ChREBP, qui contrôle l'activité d'autres gènes. Quand Osipova et ses collègues mettent un colibri MLXIPL dans les cellules humaines, les cellules ont changé leur façon de réagir au sucre, activant des gènes pour aider les cellules à mieux métaboliser les glucides.
La plupart des changements chez les oiseaux nectarivores et fruitiers concernaient des gènes qui contrôlent d’autres gènes, plutôt que ceux qui fabriquent des protéines spécifiques. Ces changements « ajustent le système », dit Welch, aidant les oiseaux à répondre à la pression d'un régime riche en sucre en modifiant les réponses de nombreux gènes à la fois.
Les adaptations ne concernaient pas uniquement le métabolisme, explique Chang Zhang, physiologiste à l'Université du Sichuan en Chine. D'autres modifications ont contribué à contrôler la tension artérielle. «C'est un exemple étonnant d'intégration évolutive», dit-elle. « Cela suggère qu'évoluer pour prospérer avec un régime à base de nectar et de fruits ne consiste pas seulement à transformer le sucre lui-même. »
Après tout, le sucre est collant, même dans le sang. À des niveaux élevés, il peut adhérer à d’autres molécules. Un régime à base de nectar est également extrêmement liquide. Le sucre collant et beaucoup d’eau exercent des pressions sur la tension artérielle. Il est essentiel de « garder le plasma sanguin à la bonne consistance, afin qu'il ne devienne pas trop épais et n'entraîne pas de blocages », explique Welch.
Des gènes comme MLXIPL pourrait éventuellement devenir une cible clinique pour les maladies métaboliques chez l'homme, dit Osipova, mais un seul gène ne suffit pas. Il faut une série d’ajustements génétiques – changeant tout, de la façon dont les cellules détectent le sucre jusqu’au contrôle de la pression artérielle – pour survivre à la douceur de vivre.
