Le mécanisme subtil de l'hibernation

On les croit endormis; ils sont encore vigilants. Voilà pour les difficultés de l'observation. Mais comment s'engage le processus d'hibernation? Ce n'est pas simplement, comme on pourrait le croire, l'effet du froid. Le mécanisme est plus subtil : sous nos latitudes, la mise en forme physiologique dépend de la durée du jour, ce qu'on appelle la «photopériode».

Sous l'action de stimuli provoqués par la lumière du jour, l'épiphyse, une petite glande située dans la partie antérieure du cerveau, fabrique plus de mélatonine lorsque la photopériode est courte. (Chez les humains qui sécrètent trop de mélatonine, il s'ensuit un état dépressif qui peut être combattu précisément par une cure de lumière.)

«Ce processus, explique le chercheur lausannois, entraîne des effets tant chez les hibernants que chez ceux qui ne le sont pas : les non-hibernants sont incités à faire de la thermorégulation, à chauffer à fond quand il fait froid, grâce à la graisse brune qui augmente d'un tiers sa capacité de production de chaleur et donc la résistance au froid. Les hibernants, de leur côté, accumulent sous la même influence une énorme quantité de graisse normale et seront ainsi prêts à abandonner l'homéothermie. En été ça n'ira pas; il ne suffit pas qu'il fasse froid. Mais là encore, il y a des exceptions, par exemple un spermophile, un écureuil terrestre qui vit au sud de la Russie; dans ces régions semi-désertiques, il ne trouve plus assez de nourriture au mois de juillet déjà. Il cherche dans le sol un endroit assez frais et entre dans un état d'estivation; il abaisse sa température corporelle et on ne le revoit plus qu'au printemps suivant. En fait il hiberne 9 mois sur 12 et vit sur ses réserves les trois-quarts de l'année.»

Un engourdissement à géométrie variable

Il ne faut pas croire non plus que la pause hivernale soit uniforme et linéaire chez tous les animaux. Si les humains ont parfois un sommeil agité, les hibernants ont un engourdissement à géométrie variable. Tous les hibernants se réveillent périodiquement. On a cru que c'était pour uriner, mais certains spécialistes donnent aujourd'hui une interprétation différente du phénomène.

A cet égard, l'expérience menée par Peter Vogel avec ses muscardins est tout à fait étonnante. Elle portait sur cinq spécimens dans leur habitat naturel, et un sixième résidait... dans le jardin du professeur. On a implanté dans le ventre de l'animal un minuscule émetteur réagissant à la température, et planté une antenne près du nid. Entre décembre et avril, on a pu observer à intervalles plus ou moins réguliers, de sept à dix jours, un réveil spontané qui durait de 50 à 210 minutes.

Durant la torpeur, la température corporelle était très proche de celle du sol, &endash; 0,4 à &endash; 0,8°C; durant les réveils, elle montait à 36,7°C, ce qui correspond à la température corporelle moyenne durant le sommeil pendant la phase active de son existence (du printemps à l'automne).

L'encéphalogramme est plat pendant l'hibernation

Peter Vogel observe que «cet effet a été démontré par d'autres travaux utilisant l'encéphalogramme; il est plat pendant l'hibernation mais change durant la phase de réveil spontané pour ressembler à celui d'un animal qui dort pendant la phase active de son existence. Ce qui nous met devant une autre interrogation: pourquoi se réveillent-ils? L'hypothèse que je privilégie actuellement est la suivante. En hibernation, le métabolisme n'est pas nul. Même à un rythme très bas, la machinerie continue à fonctionner et à accumuler au niveau des cellules des déchets qui doivent être éliminés. Cette élimination se fait dans de meilleures conditions quand l'animal est à une température normale. Pour l'homme, dormir est une sorte de régénération. Pour l'animal, ces réveils sont aussi nécessaires à leur équilibre cellulaire. Après avoir dormi à leur température normale, ils peuvent replonger à des températures plus basses.»

Une économie d'énergie proprement phénoménale

L'économie d'énergie qu'entraîne l'hibernation est proprement phénoménale. Un hibernant réduit d'au moins 96 % son métabolisme basal. Cette réduction est encore plus grande si l'on prend en considération l'énergie que le muscardin, par exemple, devrait utiliser, s'il n'était pas hibernant, pour maintenir ses 37 degrés aux basses températures hivernales.

Par rapport aux dépenses énergétiques d'un animal homéotherme en hiver, celles du lérot (un petit rongeur qui ressemble au loir et qui fait l'objet d'études poussées à l'Institut de zoologie) en état de torpeur sont inférieures à 1%. La seule grosse dépense du budget hivernal - en fait les 90 % de la graisse qu'il doit brûler - c'est pour les réveils rythmés... qui sont en fait du vrai sommeil et qui ne représentent qu'environ 10% du temps d'hibernation. Dormir, c'est donc très important, sinon les animaux se dispenseraient de pratiquer ces coûteux réchauffements.

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