Chaleur - chaleur - feu rapide neuronal : comment le cerveau s'habitue à la chaleur
Pour la première fois, des chercheurs décrivent un mécanisme neuronal spécifique à une cellule associé à la tolérance à la chaleur
Les animaux et les humains développent une certaine tolérance à la chaleur prolongée : le corps s'adapte pour libérer de la chaleur au lieu d'en produire, et le métabolisme et le système cardiovasculaire s'adaptent. Des chercheurs de la faculté de médecine de l'université de Heidelberg ont examiné les mécanismes d'adaptation sous-jacents dans le cerveau de souris qui s'étaient habituées à une température constante de 36 degrés Celsius pendant 30 jours. Ils ont découvert qu'un groupe spécifique de cellules nerveuses sensibles à la chaleur dans une zone centrale du cerveau, l'hypothalamus, était inhabituellement actif et émettait continuellement des signaux. Les mécanismes exacts que ces signaux déclenchent pour prévenir la surchauffe restent à étudier. Toutefois, comme les animaux ont perdu leur tolérance à la chaleur dès que l'activité de ces neurones a été supprimée, ceux-ci semblent jouer un rôle essentiel dans le contrôle de la température corporelle lorsqu'il fait chaud de façon persistante. Ces travaux, publiés dans la revue Nature Neuroscience, offrent donc un premier aperçu de la manière dont les cellules nerveuses du cerveau modifient leur comportement en réponse à une exposition prolongée à des températures élevées.
Le groupe de recherche est dirigé par le professeur Jan Siemens, qui étudie à l'Institut de pharmacologie de la faculté de médecine de Heidelberg comment les cellules nerveuses du cerveau perçoivent la température et régulent la température corporelle en conséquence. Il considère que ces nouvelles découvertes sont particulièrement utiles dans le contexte du réchauffement climatique : "Si nous voulons aider à l'avenir les personnes dont la santé est affectée par la hausse des températures, nous devons savoir comment fonctionne l'acclimatation à la chaleur dans l'organisme et comment nous pouvons éventuellement la favoriser. Nos résultats constituent un premier pas dans cette direction."
Le centre de contrôle de la température en feu continu
La découverte la plus importante des travaux récemment publiés est qu'il existe un sous-groupe spécial de neurones sensibles à la chaleur dans le cerveau (neurones préoptiques de l'hypothalamus) qui réagit explicitement à un stress thermique de longue durée. Contrairement aux cellules similaires de cette région du cerveau, quelques heures ou quelques jours de chaleur ne les activent pas encore. Cependant, plus la chaleur dure, plus elles deviennent actives, littéralement "excitées". Chez des souris maintenues à 36 degrés Celsius pendant 30 jours, elles ont fini par transmettre des signaux d'activation à leurs voisins à une fréquence très élevée - un barrage neuronal provenant du centre de contrôle de la température du cerveau.
Lors de l'expérimentation animale, ce phénomène a eu un effet concret sur la tolérance à la chaleur des animaux : les souris qui s'étaient habituées à cette température pendant 30 jours pouvaient également supporter une chaleur de 39 degrés Celsius pendant plus de 24 heures en moyenne sans que leur température corporelle n'atteigne des niveaux critiques. Les souris qui n'avaient pas été acclimatées auparavant, en revanche, ne pouvaient supporter les températures élevées que pendant six heures au maximum. Après cela, elles n'étaient plus en mesure de maintenir leur température corporelle à un niveau proche de la normale, soit 37 degrés Celsius. Les souris qui avaient été acclimatées pendant quatre jours ont pu supporter les températures pendant 20 heures.
La tolérance à la chaleur grâce au thermostat du cerveau
L'équipe a pu montrer qu'il existe un lien de cause à effet entre la lenteur de l'adaptation à la chaleur et la tolérance à la chaleur en activant ou en désactivant artificiellement ces cellules spéciales dans le cerveau de souris vivantes. Cela est possible grâce à des modifications génétiques très précises qui garantissent que ces cellules nerveuses sont exactement désactivées par l'administration d'un agent chimique ou activées par une irradiation lumineuse. Lorsque les scientifiques ont désactivé les cellules hypothalamiques chez des souris acclimatées, celles-ci n'ont pu supporter la chaleur de 39 degrés que pendant deux heures avant que leur température corporelle n'augmente. Lorsque les cellules ont été activées artificiellement, les souris qui n'avaient pas été acclimatées ont pu supporter la chaleur, mais seulement après trois jours d'activation artificielle des cellules. "Nous avons confirmé ces résultats par des expériences sur les cellules : Il semble que ce soient les cellules nerveuses du thermostat du cerveau qui veillent à ce que les souris - et probablement d'autres mammifères comme l'homme - s'habituent à la chaleur", déclare le professeur Siemens.
Prévenir les risques sanitaires liés à la chaleur
"Ce qui est surprenant, c'est la lenteur de la réaction des cellules nerveuses : il faut plusieurs jours pour que le changement se produise complètement. D'autres adaptations neuronales sont beaucoup plus rapides. D'un point de vue biologique, c'est logique, car le corps réagit à des périodes de chaleur plus courtes par des mécanismes de protection tels que l'augmentation de la dissipation de la chaleur par les vaisseaux sanguins de la peau et, chez l'homme, l'augmentation de la transpiration. En cas de chaleur prolongée, d'autres stratégies sont nécessaires, comme une modification du métabolisme des graisses ou de la fonction cardiaque", explique le biologiste. "Nous continuerons à étudier quelles voies de signalisation sont activées à cette fin et comment ces informations provenant de l'hypothalamus atteignent le tissu cible." En outre, Siemens souhaite examiner si les connaissances acquises peuvent être utilisées pour mieux contrer les risques pour la santé liés à de longues périodes de chaleur, tels que l'insuffisance circulatoire.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Wojciech Ambroziak, Sara Nencini, Jörg Pohle, Kristina Zuza, Gabriela Pino, Sofia Lundh, Carolina Araujo-Sousa, Larissa I. L. Goetz, Katrin Schrenk-Siemens, Gokul Manoj, Mildred A. Herrera, Claudio Acuna, Jan Siemens; "Thermally induced neuronal plasticity in the hypothalamus mediates heat tolerance"; Nature Neuroscience, 2024-12-9
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