Les mammifères marins ont longtemps été considérés comme un cas clos dans l’étude de la thermorégulation. Selon ce raisonnement, une épaisse couche de graisse et des échangeurs de chaleur à contre-courant remplissent le même rôle que la graisse brune sur terre ; une protéine génératrice de chaleur adaptée au froid terrestre semblait donc inutile dès lors qu’une espèce s’installait définitivement dans l’eau. Une étude publiée dans Molecular Biology and Evolution par Michael Gaudry, Martin Jastroch et leurs collègues vient compliquer ce tableau. Il s’avère que les phoques ne sont pas entièrement aquatiques comme le sont les baleines ou les lamantins, et que plusieurs espèces ont conservé une version fonctionnelle du même mécanisme de production de chaleur que celui que l’on trouve chez les petits mammifères terrestres et les bébés humains. Le hic, c’est que le fait que cette protéine fonctionne encore dépend moins de l’environnement de l’animal que de sa taille.
Pourquoi la thermogenèse de la graisse brune chez les phoques remet en question les anciennes hypothèses sur les mammifères marins
La protéine au cœur de cette étude est l’UCP1, qui se trouve dans les mitochondries du tissu adipeux brun et permet de générer de la chaleur directement, sans frissonner. Cette thermogenèse sans frisson est bien documentée chez les petits mammifères terrestres et chez les nouveau-nés de nombreuses espèces, y compris les bébés humains. Les lignées entièrement aquatiques, comme les baleines et les vaches marines, ont complètement perdu le gène UCP1 à un moment donné de leur histoire évolutive, ce qui va dans le sens de l’idée selon laquelle la forte conductivité thermique de l’eau favorise les stratégies de rétention de la chaleur plutôt que la production de chaleur. Les grands mammifères terrestres, comme les éléphants, les chevaux et les cochons, l’ont aussi perdu, probablement parce que leur taille même limite déjà les pertes de chaleur. Ce qui fait des pinnipèdes une exception intéressante, c’est que la plupart d’entre eux, y compris les phoques, possèdent toujours une copie intacte de ce gène. La question qui restait en suspens était de savoir si ce gène avait encore une fonction.
Les bébés phoques communs conservent une protéine thermogénique parfaitement fonctionnelle
Pour tester la fonction plutôt que la simple présence de la protéine, les chercheurs ont introduit des variantes de l’UCP1 de phoque dans des cellules de laboratoire et ont mesuré la consommation d’oxygène en réponse à un composé connu pour activer cette protéine. L’UCP1 du phoque commun s’est montrée aussi efficace que la protéine équivalente chez la souris et le furet, ce qui confirme que cette espèce de pinnipède de petite taille a conservé un système thermogénique pleinement opérationnel. Cette découverte correspond bien aux conditions de vie des phoques pendant leurs premiers jours. Les bébés phoques communs perdent leur pelage natal protecteur avant même leur naissance et passent plus de la moitié de leurs premières semaines dans l’eau, un véritable défi face au froid pour un animal qui ne peut pas encore compter sur une isolation thermique ou une masse musculaire équivalentes à celles d’un adulte. La graisse brune fonctionnelle semble jouer un rôle dans la façon dont ils surmontent cette période critique.
Les éléphants de mer montrent comment une taille corporelle extrême peut désactiver la thermogenèse de la graisse brune
Les éléphants de mer, eux, c’est une autre histoire. Bien qu’ils possèdent le même gène, leur version de l’UCP1 s’est avérée défectueuse : les tests en laboratoire n’ont montré aucune réponse thermogénique, même lorsque les chercheurs ont essayé différentes façons de contourner la mutation. D’un point de vue biologique, ça s’explique par la façon dont naissent les éléphants de mer : les petits pèsent environ 38 kilos à la naissance, prennent près de 4 kilos par jour et n’entrent pas dans l’eau avant le sevrage, moment où ils ont déjà accumulé une réserve de graisse importante. Leur taille à elle seule pourrait bien assurer la thermorégulation pour laquelle un petit phoque commun a encore besoin de graisse brune.
Ce que les tendances observées concernant le poids à la naissance chez les mammifères nous apprennent sur la graisse brune
Les chercheurs ont élargi la comparaison au-delà des phoques, en examinant les poids à la naissance chez différentes espèces de mammifères dont on sait qu’elles possèdent un gène UCP1 intact ou inactif. Les espèces dont le gène est inactif avaient en moyenne un poids à la naissance nettement plus élevé, ce qui confirme que c’est la taille corporelle, et non l’habitat, qui est le meilleur indicateur permettant de déterminer si ce système thermogénique survit au cours de l’évolution. Cette tendance n’est toutefois pas absolue. Certains petits mammifères au métabolisme lent, comme les paresseux et les pangolins, ont eux aussi perdu leur UCP1 fonctionnelle, ce qui suggère que le métabolisme et le régime alimentaire jouent un rôle, en plus de la taille. Dans l’ensemble, la comparaison entre les phoques apporte une expérience naturelle claire à ce casse-tête plus large : deux espèces très proches, l’une petite et thermogéniquement active, l’autre énorme et thermogéniquement inactive.
Pourquoi la graisse brune reste importante pour la méthode Wim Hof
Au-delà de la génétique des phoques, ce que ce genre de recherche met en évidence, c’est quelque chose que la méthode Wim Hof a toujours placé au cœur de son approche : le corps humain possède toujours ce tissu générateur de chaleur, un héritage qu’il partage avec les petits de nombreuses autres espèces, y compris les phoques. Les nouveau-nés humains sont riches en graisse brune justement parce qu’ils ne peuvent pas encore frissonner pour se réchauffer, et même si cette capacité s’estompe avec l’âge, elle ne disparaît jamais complètement. C’est précisément cette capacité que l’exposition au froid et la respiration contrôlée visent à réveiller : pas un mécanisme abstrait, mais une vraie fonction biologique, la même qui permet à un bébé phoque de survivre à ses premiers jours hors de l’eau.