Les Thanatonautes (Bernard Werber) : L'hibernation de la marmotte des alpes

dimanche 25 janvier 2015

L'hibernation de la marmotte des alpes


En tant qu’animal endotherme (grec endon, dedans et thermos, chaleur) (qui prend sa chaleur « à l’intérieur », qui se réchauffe grâce à son métabolisme, par opposition à un animal ectotherme (grec ektos, à l’extérieur et thermos, chaleur) comme un Poisson, un Amphibien ou un Reptile qui prend sa chaleur « à l’extérieur », qui se réchauffe grâce à une source de chaleur extérieure comme le soleil), la Marmotte a théoriquement trois possibilités au début de l’automne :
  • Soit elle opte de lutter contre le froid hivernal par une activité accrue de son métabolisme ; mais il lui faudra se nourrir d’aliments très énergétiques…qu’elle ne trouvera pas l’hiver venu. Ce choix n’est pas viable !
  • Soit elle descend de sa montagne ! Ce choix n’est pas possible car la Marmotte, avec ses courtes pattes, ne dispose que de facultés de déplacement réduites.
  • Soit elle choisit de diminuer son métabolisme basal, sa consommation d’oxygène, son activité endocrinienne, sa fréquence cardiaque, sa fréquence respiratoire, sa température interne, après avoir pris soin de bien s’engraisser. C’est dans cet état léthargique, entre la vie et la mort, que la Marmotte choisit de passer l’hiver.
En fait, ce comportement répond plus à la présence d'une horloge interne, qu'à une adaptation aux conditions extérieures. Chez la Marmotte, les événements physiologiques comme la reproduction, l'alimentation, la masse corporelle ou l’hibernation suivent un cycle circannuel, alors même que la température ambiante et la photopériode sont constantes. Ainsi l’hibernation des Marmottes alpines débute et se termine invariablement aux mêmes périodes de l'année.
Dès le début de l’automne, souvent après une chute de neige qui bloque les sources de nourriture, tout le groupe de Marmottes s’enfoncent sous terre en prenant soin de bien reboucher hermétiquement le couloir d’entrée du terrier par un tampon constitué de terre, de pierres, de foin et de poils malaxés. Il n’y a alors plus d’échange gazeux avec l’extérieur : les Marmottes devront composer tout l’hiver avec le dioxygène présent lors de la fermeture de leur abri. Un terrier d’hibernation peut héberger un  couple seul, toute une famille (parents et jeunes de l’année) ou le plus souvent la population de plusieurs terriers d’été, soit dix à quinze individus. Les Marmottes se blottissent alors les unes contre les autres  et sombrent, en 10 à 24 H, dans un profond sommeil qui est plutôt une sorte de démission fonctionnelle . En période d’activité, une Marmotte a une fréquence cardiaque comprise entre 80 et 220 battements par minutes, une fréquence respiratoire entre 15 et 30 par minute, une température interne entre 36 et 39°C. En période d’hibernation, la fréquence cardiaque tombe dans une fourchette comprise entre 1 à 30 battements par minute, la fréquence respiratoire entre 1 à 2 par minute et la température interne entre 4 et 12°C , le cerveau conservant une température plus élevée que le reste du corps. La température interne idéale est de 8 à 11°C , ce qui fait une température du terrier comprise entre 7 et 9°C  ; la Marmotte ayant toujours 1 ou 2°C de plus que la température de son terrier, dans les conditions normales. Dans les conditions extrêmes, les températures internes doivent être comprises entre 2,5 et 18 °C, soit une température ambiante comprise entre -1°C et 20°C : en deçà et au delà, la Marmotte n'hiberne pas. A noter que dans la condition extrême de température ambiante de -1°C, la Marmotte doit augmenter sa thermogenèse pour combler la perte de chaleur, tout en restant en hibernation, ce qui bien évidement a un coup énergétique. Dans le cas d'une température ambiante supérieure à 18°C, la Marmotte augmente également son métabolisme. Dans les conditions normales d'hibernation, le nombre de plaquettes diminue et le taux de prothrombine s’abaisse. L’agrégation plaquettaire est alors très limitée ainsi que la formation d’un réseau de fibrine : il n’y a pas de formation possible de thrombus dans ces conditions, pas de coagulation. Le métabolisme basal est divisé par 10 et la consommation d’O2 par 20. La quantité totale de CO2 dans le sang est quant à elle largement augmentée (hypercapnie)  ce qui sans doute va stimuler les centres respiratoires et favoriser les 1 à 2 mouvements respiratoires de très faibles amplitudes par minute. La glycolyse hépatique et musculaire est inhibée, et l’utilisation des substrats est déplacé vers la lipolyse. De plus, la respiration mitochondriale est déprimée de façon réversible. La synthèse d'ATP diminue de 90 % . Les synthèses d'ADN (réplication, division cellulaire), d'ARN (transcription) et de protéines (traduction), très coûteuses en énergie, sont largement déprimées en dehors des périodes d'éveils.
La Marmotte est vraiment dans un état d’équilibre physiologique très précaire, qui peut à tout moment basculer vers la mort.
De plus, comme tous les Mammifères hibernants, la Marmotte est soumise à des éveils de période et de durée variables. La fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire et la thermogenèse augmentent jusqu’à des valeurs proches de la normale, bien qu’un peu inférieures. A première vue, c’est une véritable catastrophe pour le Rongeur. Pendant ces périodes d’éveil, qui ne représentent que 5% de la durée total de la présence de l’animal dans son terrier d’hiver, la Marmotte dépense 90% de ses réserves énergétiques ! Pourtant, ces phases d’éveils sont vitales pour le Mammifère (http://hibernation.free.fr). Elles sont indispensables pour assurer des fonctions d’entretien coûteuses en énergie et exigeant une température interne élevée  comme la synthèse d'ATP, la respiration mitochondriale, la division cellulaire, la production de protéines, etc.
Entre fin mars et début mai, chaque Marmotte se réveille définitivement en quelques heures, l’éveil de l’ensemble du groupe prenant une dizaine de jours : c’est une véritable résurrection. La Marmotte aura dormi six mois et perdu entre 2,5 à 3,5 Kg , soit presque la moitié de son poids du début de l’automne.

Source: lacdemontagne.fr

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