Le changement climatique perturbe les horaires d’hibernation des ours

Cet article a été initialement publié par Magazine connaissable.

Chaque printemps, alors que les jours dans le nord s’allongent et que la neige fondante ruisselle dans les ruisseaux, des animaux somnolents allant des grizzlis aux écureuils terrestres commencent à sortir de l’hibernation. Il est tentant de dire qu’ils “se réveillent”, mais l’hibernation est plus compliquée et mystérieuse qu’un simple long sommeil : tout animal qui peut passer des mois sous terre sans manger ni boire et qui en ressort toujours prêt à affronter le monde a clairement maîtrisé une astuce étonnante. de la biologie.

La liste des animaux qui hibernent comprend toutes sortes de rongeurs, certains amphibiens et même quelques primates (plusieurs espèces de lémuriens nains), mais les ours sont littéralement les plus grands hibernants de tous. Les grizzlis et les ours noirs adultes l’emportent même sur les plus grands joueurs de football américain et ont l’énergie et la curiosité des enfants d’âge préscolaire, mais ils n’ont aucun mal à s’accroupir pendant des mois d’affilée. Selon Elena Gracheva, neurophysiologiste à l’Université de Yale, à New Haven, Connecticut, la chorégraphie nécessaire pour arrêter une créature de cette taille défie toute explication facile. “L’hibernation est si complexe qu’elle nécessite des adaptations à plusieurs niveaux”, dit-elle.

L’hibernation des ours offre des informations importantes sur le fonctionnement des grands mammifères, en particulier nous, explique Gracheva, co-auteur d’une exploration de la physiologie de l’hibernation en 2020. Revue annuelle de biologie cellulaire et développementale. Une meilleure compréhension du processus pourrait potentiellement changer notre approche d’un large éventail de conditions humaines, y compris les accidents vasculaires cérébraux, l’ostéoporose, la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer.

Les ours, eux aussi, devront repenser leur concept d’hibernation à mesure que le climat se réchauffe et que les hivers raccourcissent. Leur réaction en dira long sur leur engagement envers les siestes hivernales et sur les profondes interconnexions entre le climat et le comportement animal.


Les ours adoptent une approche de l’hibernation très différente de celle des autres dormeurs. Les spermophiles arctiques peuvent temporairement baisser leur température corporelle à -3 degrés Celsius (27 degrés Fahrenheit) sans geler solidement. Les ours, en revanche, ne perdent pratiquement pas de chaleur dans leurs tanières d’hiver, mais ils sont toujours considérés comme des hibernants, ont déclaré les scientifiques avec qui j’ai parlé, car leur métabolisme ralentit. Le processus est celui que Brian Barnes, zoologiste à l’Université d’Alaska Fairbanks, et ses collègues ont soigneusement suivi il y a plus de dix ans en étudiant les ours noirs hibernant dans des tanières artificielles.

Les quartiers d’hiver étaient en fait des chambres qui pouvaient mesurer l’apport d’oxygène et la production de dioxyde de carbone, des mesures importantes du métabolisme, tandis que des capteurs suivaient la température corporelle. L’étude a été la première à montrer définitivement que les animaux pouvaient hiberner sans se refroidir.

Pourtant, les ours en hibernation ne se contentent pas de se reposer l’hiver, dit Barnes. Ils se sont vraiment éteints, réinitialisant complètement les paramètres de leur vie quotidienne. «Ils entrent, se retournent deux ou trois fois, se couchent et restent ainsi pendant six mois», dit-il; ils se lèvent pour changer de côté tous les quelques jours. “L’hibernation définit les limites extérieures de ce qui est possible en termes de fonction des mammifères.” Barnes note que les oursons nourrissent souvent des jumeaux ou des triplés pendant l’hibernation sans manger ni boire, puisant dans leurs propres réserves de graisse et d’eau pour le bien de leurs petits.

Pour les humains, ce niveau de léthargie aurait un coût. Que nous soyons en convalescence dans un lit d’hôpital ou à bord d’une fusée vers Mars, nos muscles flétriraient et nos os s’aminciraient après des mois d’inactivité. Les ours n’ont pas ce problème. Une partie du secret de leurs os solides est en train d’être dévoilée. En 2021, Barnes et ses collègues ont publié une étude montrant que les ours en hibernation sont capables de fermer les gènes impliqués dans la dégradation des os.

Les chercheurs suggèrent qu’il pourrait un jour être possible de manipuler le même processus chez les personnes pour prévenir l’ostéoporose. Barnes ajoute qu’une telle approche pourrait être particulièrement utile pour les personnes confinées à un alitement prolongé, les humains les plus proches actuellement de l’hibernation.

Le métabolisme lent des ours en hibernation est un exploit incroyable en soi. Un ours peut ralentir sa respiration et son rythme cardiaque d’environ 75 % pendant des mois tout en maintenant une température corporelle relativement élevée. Bien que personne ne sache exactement comment ils ont mis les freins métaboliques, Gracheva dit que la stratégie est logique. Elle soupçonne que les ours ne se détendent pas comme les écureuils terrestres, car il faudrait beaucoup trop d’énergie pour réchauffer leur gros corps au printemps. Au lieu de cela, ils se recroquevillent, laissant leur graisse et leur fourrure les garder au chaud avec seulement quelques frissons occasionnels pour aider à faire circuler le sang.

La maîtrise de l’animation quasi suspendue par des animaux de taille humaine (ou plus) a attiré l’attention des écrivains de science-fiction et d’autres qui rêvent de pouvoir un jour envoyer des astronautes autour du système solaire alors qu’ils “hibernent” des mois ou des années. sur l’oxygène limité, la nourriture et l’exercice. Plus immédiatement, il pourrait être possible d’utiliser les leçons de l’hibernation pour protéger les personnes en soins intensifs.

Comme l’explique Barnes, les crises cardiaques et les accidents vasculaires cérébraux réduisent considérablement l’apport d’oxygène et de nutriments au cerveau. Ce manque d’approvisionnement serait beaucoup moins préjudiciable si les médecins pouvaient rapidement réduire la demande en mettant un patient en état d’hibernation, ou quelque chose comme ça. Barnes note que les victimes d’AVC sont plus susceptibles de bénéficier d’un traitement dans la première heure après l’AVC. Les médecins appellent leur fenêtre d’opportunité pour rétablir le flux sanguin «l’heure d’or». Si les médecins pouvaient reproduire l’hibernation à un point où les besoins du cerveau ne dépassent pas l’offre, « cette heure dorée pourrait être une semaine dorée ou trois semaines », dit Barnes.

La spéculation pourrait bientôt être terminée : en mars 2021, des chercheurs aux États-Unis et en Chine, inspirés par les hibernants du monde animal, ont proposé une étude qui utiliserait une combinaison du médicament sédatif prométhazine et de l’antipsychotique chlorpromazine pour créer temporairement un «état d’hibernation» chez les patients victimes d’un AVC, dans le but ultime de préserver la fonction cérébrale.


L’hibernation des ours se distingue à d’autres égards. Certains rongeurs et autres animaux hibernent selon des horaires stricts régis par la durée du jour. Les ours, cependant, décident eux-mêmes quand s’éteindre et quand se rétablir, explique Heather Johnson, biologiste de recherche sur la faune au US Geological Survey à Anchorage, en Alaska. Ce moment est déterminé par un certain nombre d’indices, notamment l’approvisionnement alimentaire et, surtout, la température.

Dans une étude publiée en 2017, Johnson et ses collègues ont suivi l’hibernation de 51 ourses noires pendant en moyenne trois hivers chacune dans les environs de Durango, au Colorado. La durée totale de l’hibernation variait considérablement, de moins de quatre mois à plus de sept mois, selon l’âge et le statut parental. Les ours plus âgés et les mères avec des oursons avaient tendance à s’accroupir plus longtemps que les ours plus jeunes qui étaient seuls. Mais tous les ours prêtaient clairement attention à la météo alors qu’ils se préparaient à reprendre une vie active.

En moyenne, les ours quittaient leur tanière trois jours et demi plus tôt pour chaque augmentation de 1 degré Celsius (1,8 degré Fahrenheit) de la température minimale moyenne au printemps. “Lorsqu’une température atteint un certain niveau, c’est leur signal qu’il est temps de sortir de l’hibernation”, déclare Johnson.

De même, les ours bruns de Scandinavie semblent attendre que la température atteigne un seuil avant de sortir de leurs tanières d’hiver, explique Alina Evans, vétérinaire de la faune à l’Université des sciences appliquées de Norvège intérieure à Evenstad. Dans une étude publiée en 2016, Evans et ses collègues ont suivi les routines d’hibernation de 14 ours qui avaient été équipés de colliers satellites et de moniteurs qui suivaient la fréquence cardiaque et la température corporelle.

Les ours ont choisi des moments et des endroits différents (racines d’arbres, grottes, fourmilières creusées) pour commencer à faire leur tanière, mais ils ont tous quitté leur tanière lorsque la température diurne moyenne approchait 5 degrés Celsius (environ 40 degrés Fahrenheit). Evans pense que c’est la température qui les pousse à sortir, mais ajoute qu’il existe d’autres possibilités. Les ours peuvent également prêter attention à l’humidité désagréable due à la fonte des neiges, par exemple.

Alors que les hivers deviennent plus doux dans un climat qui se réchauffe, les ours commenceront sans aucun doute à sortir de leur tanière plus tôt, dit Johnson. Il est difficile de dire si de tels changements se sont déjà produits, mais, de manière anecdotique, il existe de nombreuses histoires d’ours qui apparaissent dans les villes ou sur les porches des cabanes pendant une période hivernale chaude. Elle craint que des périodes d’hibernation plus courtes ne donnent aux ours plus de temps pour avoir des ennuis. Les ours qui sortent tôt des tanières ont plus de chances de renverser les poubelles, d’être heurtés par des voitures ou de se retrouver dans le collimateur d’un chasseur. “Les ours ont un taux de survie d’environ 100 % pendant qu’ils hibernent”, dit-elle. “Sinon, c’est un monde dangereux pour eux.”

Les ours chronomètrent généralement leur hibernation de sorte qu’ils soient couchés lorsque la nourriture est rare, mais qu’ils soient actifs pendant les périodes d’abondance, explique Evans. Elle craint que les changements de température ne modifient ce calendrier. En théorie, une période de chaleur précoce pourrait chasser les ours de la tanière plus tôt que d’habitude, seulement pour qu’ils soient replongés dans le froid alors qu’ils ont déjà commencé à perdre du poids en hiver. “Ils peuvent manquer une occasion d’économiser de l’énergie dans un environnement difficile”, dit-elle.

Dans certains cas, un changement soudain du climat pourrait temporairement transformer les ours en mangeurs excessifs, dit Gracheva. En règle générale, un ours perd jusqu’à 30 à 40 % de son poids corporel, principalement de la graisse, pendant l’hibernation. Si un ours se réveille tôt plusieurs années de suite, tous ces repas printaniers pourraient ajouter des kilos en trop. “L’ours pourrait devenir obèse”, dit-elle. “Ils pourraient devenir sensibles au diabète comme nous le sommes.”

Mais à long terme, les ours pourront éventuellement ajuster leurs horaires d’alimentation et d’hibernation pour s’adapter à un monde qui se réchauffe, dit Evans. Après tout, note-t-elle, les ours noirs prospèrent dans les marais de Floride et les forêts du Mexique, et les ours bruns ont pris pied dans les pays du sud de l’Europe où les hivers rigoureux ont généralement disparu avec la période glaciaire. Certains ours vivant dans des climats plus chauds ont décidé de sauter complètement l’hibernation. Les ours en Grèce et en Croatie peuvent ne pas s’abriter du tout à moins qu’ils ne soient enceintes, dit Evans. L’hibernation est peut-être moins urgente dans un monde qui se réchauffe, mais les scientifiques ne sont pas moins intéressés par ce que le processus peut nous apprendre.

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