BioCuriosity 05 [FR] – Comment survivre à la congélation
Cette video de NatGeoWild est une parfaite introduction pour vous parler de Rana sylvatica ou grenouille des bois car le sujet est fascinant et mérite clairement d'être approfondi !
Tout comme les autres grenouilles du Nord, notre amie Rana sylvatica entre en dormance durant tout l'hiver en s'enterrant sous la surface du sol ou dans la litière de feuilles mortes limitant ainsi la chute brutale des températures. Cependant, contrairement à ses consœurs, celle-ci va avoir une grande résistance à la congélation, processus que nous allons décortiquer.
Cachées dans leur tanière ces amphibiens de l'extrême peuvent sans soucis survivre à des températures négatives, ce grâce à un cocktail improbable composé de déchets urinaires et de glucose.
Voyons d'abord le rôle du glucose
Le département de zoologie de l'université de Miami a mis en évidence que la concentration de glucose dans certains organes ; cœur, foie, muscles mais aussi dans le sang et dans les tissus, étaient bien plus élevée lors de la congélation. De plus, ils ont démontrés que les grenouilles témoins, qui n'ont pas cette concentration élevée de glucose, ne survivaient pas au delà de -5°C.
Cette production importante de glucose est une réponse innée de l'organisme qui, dès les premiers micro-cristaux de glace formés va transformer les molécules de glycogène hépatique en glucose.
Dégradation du glycogène par la glycogène phosphorylase.
Pour une conversion complète en glucose cela nécessite, en plus, une glycotransférase et une glucosidase.
Après observation les biologistes ont conclu que – je cite – « des niveaux élevés de glucose ont directement atténué la cryogénisation en réduisant la teneur en glace corporelle et les lésions cellulaires » (traduit de l'anglais).
En gros, le glucose au sein des tissus a une action de cryoprotecteurs ou antigel.
Ça me rappelle une anecdote ! Bon soyez indulgent, n'étant pas grande cuisinière j'utilise rarement de sirop de glucose à la maison et chercher des thèses en pâtisserie rallongerait mon temps de travail de plusieurs jours, donc cette anecdote est à vérifier.. Enfin bref, un glacier m'avait confié, il y a quelques années maintenant, qu'il utilisait le sirop de glucose dans la confection de ses crèmes glacées car cela permettait d'avoir un rendu plus onctueux. Il obtenait ainsi une absence totale de cristaux qui ont tendance à croquer sous la dent.
Venons en à l'Urée
Ce terme désigne un composé chimique particulier azoté (N) :
- l'urée ou carbamide a pour formule CO(NH2)2
- plusieurs dérivés de l'urée existent, leur formule générale est (R1,R2)N−CO−N(R3,R4).
L'urée joue un rôle important dans le métabolisme des animaux c'est le principal déchet contenant de l'azote dans l'urine. Sous forme solide elle est incolore et inodore, mais hautement soluble dans l'eau. Elle est synthétisée dans le foie par la combinaison de deux molécules d'ammoniac (NH3) et d'une molécule de CO2.
L'urée est aussi largement utilisée en agriculture comme engrais. C'est également une importante matière première pour l'industrie chimique.
Les scientifiques Tamar M. Schiller, Jon P. Costanzo ont remarqués que de l'urée s'accumule dans les tissus en vue de l'hibernation, tout comme le glucose. Le foie, l'estomac et le cœur des grenouilles présentaient des taux métaboliques significativement plus bas lorsqu'ils étaient traités avec de l'urée par rapport aux échantillons témoins. leur métabolisme était diminué dans les organes vitaux d'environ 15% et dans le muscle squelettique d'environ 50%.
L'urée réduirait donc la dépense énergétique globale de l'organisme.
N'y a-t-il vraiment aucune lésion sur l'organisme ?
Premièrement, il y a un taux à ne pas dépasser. En effet, si plus de 70 % de l'eau interne gel, la grenouille ne peut pas survivre.
Deuxièmement, les grenouilles décongelées présentent un état anémique bien que cela ne compromette pas leur système de transport d'oxygène. Il est concevable que ce niveau d'anémie (et donc des potentielles lésions) soit déterminés par le temps requis pour rétablir l'équilibre des fonctions physiologiques et neuro-comportementale et donc par conséquent de facteurs internes (maladies, faiblesses, etc..) mais aussi environnementales. Selon Layne et First (1991), la récupération est généralement rapide après des expositions modérés au gel, mais elle est plus longue si le refroidissement à été brutale.
La solution à la cryogénisation parait alors évidente, un stock de votre urine et de glucose à injecter par intraveineuse durant votre sommeil cryogénique. (Ceci est une blague ce n'est pas à prendre au premier degré évidemment)
Sur ce merci à vous d'avoir lu, j'espère avoir réussi à vous intéresser à cette grenouille hors du commun.
A bientôt j'espère.
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01 - L'incestueuse histoire d'un acarien
02 - Elysia voguant entre animal et végétal
03 - Des carnivores végétariens, étude du Panda géant
04 – Pris au piège dans le crachat du velvet worm
Pour en savoir plus :
[EN] ''Glucose concentration regulates freeze tolerance in the wood frog Rana sylvatica'' par Jon P. Costanzo, Richard E. Lee, JR, and Peter H. Lortz du Département de Zoologie, Université de Miami, Oxford, OH 45056, USA. (5 avril 1993)
http://jeb.biologists.org/content/jexbio/181/1/245.full.pdf
[EN] ''Urea production capacity in the wood frog (Rana sylvatica) varies with season and experimentally induced hyperuremia'' par Tamar M. Schiller, Jon P. Costanzo. (9 July 2008)
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jez.479/full
Merci pour ce post très intéréssant, en réalité je savais que les grenouilles hibernait mais je ne savais ce qui leur arrivait lors de periodes de gelées et encore moins comment elle éviter la congélation. Ce post est très intéressant et la blague était bonne ^^ Merci
Ravis d'avoir pu t'apporter un peu de mon savoir, ça me fait chaud au cœur. Petite précision (je ne sais pas si je l'ai dit assez explicitement) il n'y a que Rana sylvatica qui peut congeler sans mourir les autres amphibiens trouvent des tanière mieux isolées, habitent plus au sud ou malheureusement meurent sous la glace.