New Delhi: « C’était vraiment incroyable. « Tout le cerveau s’est illuminé », Anna Andreassen, doctorante à l’Université norvégienne des sciences et technologies , a déclaré (NTNU). Les espèces vivantes, qu’il s’agisse de poissons ou d’humains, ont tendance à se détériorer lorsque la température augmente. C’est quelque chose que beaucoup de gens ont certainement vécu lors d’une journée d’été très chaude. Mais que se passe-t-il à l’intérieur du corps lorsque la température augmente trop ?
Pour trouver la solution, les chercheurs du département de biologie de NTNU ont utilisé la technologie génétique avec des méthodologies neurophysiologiques.
« Nous se sont intéressés aux facteurs qui restreignent la tolérance des organismes à la chaleur. » Quelles créatures prospéreront lorsque la température de la Terre augmentera en raison du changement climatique, et pourquoi ? « Nous avons décidé de regarder le cerveau », explique Andreassen.
Le changement climatique provoquant des vagues de chaleur
Les vagues de chaleur qui balayent les continents sont de plus en plus courantes et les créatures qui vivent dans l’eau souffrent da des températures extrêmement élevées. Comprendre ce qui limite la survie à des températures extrêmement élevées est essentiel pour prévoir comment les organismes réagiront au changement climatique.
« La tolérance thermique est étudiée depuis des décennies et l’idée que la température affecte l’activité cérébrale n’est pas nouvelle. « Ce qui est différent, c’est que nous pouvons maintenant analyser le phénomène à l’aide de technologies génétiques et neurophysiologie », explique Andreassen.
Les chercheurs du NTNU à Trondheim ont étudié l’activité cérébrale des larves de poisson zèbre nouvellement écloses tout en augmentant progressivement la température autour des larves de poisson.
« Ces poissons ont été génétiquement modifiés de sorte que lorsque les neurones du cerveau sont actifs, ils émettent une lumière fluorescente. » Pendant que les larves nagent, nous pouvons voir cette lumière à travers un microscope. Ces larves de poisson ont la avantage supplémentaire d’être translucide. « Nous arrivons à regarder directement dans le cerveau des larves vivantes », explique Andreassen.
Perdre la capacité de répondre
Les chercheurs peuvent alors surveiller l’activité cérébrale tout en augmentant progressivement la température de l’eau dans laquelle nagent les poissons.
« Nous verrons comment les larves réagissent lorsque le temps se réchauffe. Quand il fait trop chaud, ils perdent l’équilibre et commencent à nager en rond, le ventre en l’air. »
Les chercheurs ont poussé les larves de poisson pour voir comment elles réagissaient. `s queues, ce qui les fait généralement nager.
Mais quelque chose d’étrange s’est produit quand ils ont augmenté la température.
« À un À un moment donné, le poisson a cessé de répondre aux coups. « Ils vivaient toujours, mais d’un point de vue écologique, ils étaient morts. « Ils ne pourraient pas nager loin des prédateurs ou se diriger vers des eaux plus froides dans ces conditions dans nature », dit Andreassen, ajoutant que cette condition n’est que temporaire chez les petits poissons expérimentaux.
« Ils iront parfaitement bien une fois que nous les aurons ramenés dans une eau plus froide », Andreassen dit.
La chaleur éteint le cerveau
Jusqu’à présent, les expériences se sont déroulées exactement comme prévu. Ils pourraient également tester si le cerveau percevait des stimuli visuels en faisant clignoter la lumière devant les yeux du poisson. la température a augmenté, le cerveau a cessé de répondre aux entrées et est devenu complètement dormant. Mais quelque chose d’étrange s’est produit lorsqu’ils ont augmenté la température.
« Ma tête entière s’est illuminée. « Le plus proche que je puisse décrire ce que nous avons vu est une sorte de crise », explique Andreassen.
Normalement, l’activité cérébrale n’est perçue que par de petites taches de lumière dans certaines zones du cerveau. Au microscope, les chercheurs ont pu voir comment la lumière fluorescente se propageait en quelques secondes et couvrait tout le cerveau de la larve de poisson microscopique.
« Nous savons que le cerveau du poisson zèbre a beaucoup en commun avec le cerveau humain – 70% du matériel génétique est le même », Andreassen explique.
Par la suite, les chercheurs ont l’intention d’examiner les cellules gliales, un type de cellule cérébrale.
« Nous sommes particulièrement intéressé par l’activité des cellules gliales pendant le chauffage. « Ces cellules sont essentielles à l’apport d’oxygène au cerveau car elles évaluent à la fois le niveau d’oxygène et régulent le flux sanguin et l’apport d’oxygène. Parce que nous pouvons voir que les niveaux d’oxygène affectent la tolérance à la température, un la théorie est que le cerveau s’arrête parce que les cellules gliales n’ont plus la capacité de réguler le niveau d’oxygène. »
Les différences font avancer l’évolution
Pour mieux comprendre ce qui s’est passé, les chercheurs de Trondheim ont commencé à ajuster la quantité d’oxygène dans l’eau les poissons nageaient tout en changeant la température.
« Nous avons été surpris de voir que le niveau d’oxygène jouait un rôle dans la modulation de la tolérance à la chaleur. » Lorsque nous avons introduit plus d’oxygène, les larves de poisson se sont mieux comportées à des températures élevées, ont eu une activité cérébrale plus élevée et se sont rétablies après avoir été exposées à des limites thermiques supérieures plus rapidement que les poissons à faible teneur en oxygène.
Lors de l’évaluation de l’influence de la teneur en oxygène sur la tolérance à la température chez divers animaux, les chercheurs ont trouvé des résultats contradictoires.
« Être « insensible » aux changements des niveaux d’oxygène peut potentiellement fournir un avantage évolutif à mesure que la température de la Terre augmente. »
« Les données suggèrent que la tolérance à la température diffère d’une espèce à l’autre. » Cela pourrait être un trait qui détermine si une espèce peut s’adapter au changement climatique ou périra à mesure que les températures augmentent. De nombreuses espèces vivent dans des conditions appauvries en oxygène où les températures peuvent rapidement s’élever au-dessus de la normale. « Ils seront extrêmement vulnérables », prédit Andreassen.
Elle utilise comme exemple des espèces qui vivent dans des environnements d’eau douce peu profonds, des rivières ou la zone intertidale.
« Ce sont des habitats où des changements substantiels des niveaux d’oxygène peuvent se produire, souvent en même temps que des fluctuations de température. » Dans ces conditions, les poissons dont la tolérance à la chaleur est limitée par les niveaux d’oxygène sont plus susceptibles de lutter que les poissons qui ne le sont pas.
« Être « insensible » aux changements des niveaux d’oxygène peut un avantage évolutif à mesure que la température de la Terre augmente.
« Les animaux qui peuvent conserver la fonction nerveuse sous de faibles niveaux d’oxygène peuvent être les meilleurs pour résister aux températures élevées », déclare Andreassen.
