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Comment les grillons survivent aux températures glaciales

Une étude montre comment les grillons arrivent à prospérer malgré des conditions de gel.

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Beaucoup de trucs vivants ont une compétence unique : ils peuvent survivre aux mois froids et durs quand les températures chutent tellement que leurs fluides corporels pourraient geler. C'est un peu comme partir en camping en hiver sans sac de couchage, mais certains animaux ont trouvé un moyen de gérer ça. Des recherches suggèrent que quand ces organismes gèlent, ça peut endommager certaines de leurs protéines, qui sont essentielles pour leur survie.

Le Rôle des Protéines Spéciales

Maintenant, les protéines, c'est top ; elles aident à faire tourner tout ça tranquillou à l'intérieur de nos corps. Pense à elles comme l'équipe de maintenance d'un bâtiment occupé. Mais quand il fait trop froid, les protéines peuvent devenir un peu instables. C'est là que les chaperons moléculaires entrent en jeu. Ces chaperons, c'est comme l'équipe d'urgence qui répare les dégâts. Un type, appelé protéines de choc thermique (HSP), joue un rôle clé dans ce boulot de réparation.

Imagine être un grillon face à des températures glaciales. Une des protéines sur laquelle ils comptent s'appelle Hsp70. Certains insectes, comme notre ami le grillon, augmentent la production de HSP70 juste avant de se faire refroidir ou même après que le froid ait fait des siennes. L'idée, c'est que cette protéine les aide à survivre à la formation de glace à l’intérieur.

Mais attends ! Les insectes qui vivent dans des endroits super froids, comme l'Antarctique, ont tendance à toujours avoir des niveaux élevés de HSP70. Tu te dirais qu'ils sont tous prêts pour l'hiver, non ? Étrangement, certaines études montrent que le gel ne perturbe pas toujours le travail de certaines enzymes chez ces insectes. Alors, peut-être que le gel n'est pas le grand méchant loup qu'on pensait pour les dégâts protéiques. Ça a amené les chercheurs à se demander si les HSP sont vraiment les super-héros qu'on croit pour survivre au gel.

Le Grillon en Question

Parlons de notre star : Gryllus veletis, aussi connu sous le nom de grillon des champs de printemps. Il vit principalement dans le sud du Canada et le nord des États-Unis et a un petit truc pour survivre aux températures gelées. Pendant l'hiver, il reste à son cinquième stade nymphe, prêt à affronter le froid.

Dans un labo, ces grillons peuvent se préparer au froid en passant par un processus spécial appelé Acclimatation. Ce n’est pas juste un mot compliqué ; ça veut dire qu'ils s'ajustent progressivement aux températures qui descendent et aux journées plus courtes pendant plusieurs semaines. Ce processus les aide à devenir tolérants au gel. Des recherches antérieures ont montré qu'une des protéines qu'ils augmentent pendant cette acclimatation est HSP70 - mais juste savoir ça ne nous dit pas si HSP70 est vraiment vital pour survivre au gel.

Une Expérience Ribbitante

Les chercheurs ont décidé de tester HSP70. Ils voulaient voir comment cette protéine réagissait à différentes températures dans diverses parties du corps du grillon. Pour ça, ils ont mis en place trois expériences. D'abord, ils ont vérifié si les grillons augmentaient HSP70 en s'acclimatant au froid. Ensuite, ils ont voulu voir si un choc thermique pouvait réveiller la production de HSP70. Enfin, ils ont examiné si le gel entraînait une augmentation des niveaux de HSP70.

Les grillons étaient élevés dans des conditions contrôlées qui imitaient l'été. Quand ils étaient prêts, certains grillons étaient laissés à température ambiante, tandis que d'autres étaient exposés à des conditions plus froides et plus chaudes. L'objectif était de voir les niveaux de HSP70 dans le corps graisseux, l'intestin, les muscles, et plus encore.

Surchauffe Temporaire

Pendant le test de choc thermique, les chercheurs ont soigneusement réchauffé les grillons. Des tests antérieurs avaient montré que les grillons pouvaient survivre à des températures de 38°C et 40°C pendant de courtes périodes. Ils ont découvert que les grillons restaient vivants et que leurs corps travaillaient dur pour augmenter la production de HSP70 en réponse.

Après avoir subi la chaleur, les niveaux d'ARNm de HSP70 (le plan pour la protéine) et la protéine HSP70 ont été mesurés. Avec enthousiasme, ils ont constaté que les grillons montraient une augmentation des niveaux de HSP70 dans plusieurs tissus après le choc thermique, prouvant que cette protéine réagit bien aux températures élevées.

Le Test de Gel

Puis est venu le moment de vérité : comment les grillons réagissaient-ils au froid ? Ils ont été Gelés à -8°C pendant un certain temps et ensuite réchauffés. Les chercheurs s'attendaient à voir une montée des niveaux de HSP70 pendant que ces grillons se remettaient. Mais surprise ! HSP70 n’a montré aucun signe de niveaux élevés après le stress du gel dans aucune des parties du corps, sauf pour une chute dans un type de tissu qui semblait inattendue.

Ça a révélé un retournement intéressant : même après une expérience de gel, ces grillons n'ont pas ressenti le besoin d'augmenter leurs niveaux de HSP70. Est-ce que le gel n'a pas causé assez de dégâts à leurs protéines pour justifier une réponse de HSP70 ?

Ce Que Tout Cela Signifie

Alors, qu'est-ce qu'on peut retenir de cette histoire glaciale ? Bien que HSP70 soit important pour les grillons pendant le stress thermique, il semble jouer un rôle moins critique en ce qui concerne le gel. Les tests répétés ont montré différentes réactions à la chaleur et au froid, mais la production de protéines pour le gel n'était pas aussi nécessaire qu'on l'imaginait.

Cela pourrait suggérer que les grillons étaient prêts. Ils ont peut-être accumulé suffisamment de HSP70 pendant leur acclimatation pour ne pas avoir besoin d'en produire plus après le gel. Ça laisse penser que le gel pourrait ne pas être aussi dommageable pour les protéines qu'on le croyait – du moins pas pour ces grillons particuliers.

Aventures Futures

Bien que cette étude se concentre sur la manière dont Gryllus veletis gère le froid, elle ouvre plein de questions. Combien de gel est de trop pour ces grillons ? Que peut-on découvrir sur leurs méthodes de protection des protéines ? On dirait que la nature a des trucs fascinants dans son sac.

Explorer ces bizarreries dans la nature peut nous aider à mieux comprendre comment différentes espèces font face à des stress. Que ce soit la chaleur de l'été ou le froid de l'hiver, chaque créature a ses propres secrets de survie. Et peut-être que la prochaine fois que tu entendras un grillon chanter, tu apprécieras un peu plus comment ils gèrent les défis de leur monde glacé.

Conclusion de l'Histoire Froide du Grillon

En gros, ça peut être dur pour les petites bêtes qui font face à des conditions météorologiques extrêmes. Mais avec des protéines adaptables, quelques astuces biologiques, et un peu de science, ces grillons continuent de prospérer contre vents et marées. Alors, la prochaine fois que tu vois un grillon, souviens-toi : ils ont des stratégies plutôt cool pour garder leur calme – ou rester au chaud !

Source originale

Titre: HSP70 is upregulated after heat but not freezing stress in the freeze-tolerant cricket Gryllus veletis

Résumé: Heat shock proteins (HSPs) are well known to prevent and repair protein damage caused by various abiotic stressors, but their role in low temperature and freezing stress is not well-characterized compared to other thermal challenges. Ice formation in and around cells is hypothesized to cause protein damage, yet many species of insects can survive freezing, suggesting HSPs may be an important mechanism in freeze tolerance. Here, we studied HSP70 in a freeze-tolerant cricket Gryllus veletis to better understand the role of HSPs in this phenomenon. We measured expression of one heat-inducible HSP70 isoform at the mRNA level (using RT-qPCR), as well as the relative abundance of total HSP70 protein (using semi-quantitative Western blotting), in five tissues from crickets exposed to a survivable heat treatment (2 h at 40{degrees}C), a 6-week fall-like acclimation that induces freeze tolerance, and a survivable freezing treatment (1.5 h at -8{degrees}C). While HSP70 expression was upregulated by heat at the mRNA or protein level in all tissues studied (fat body, Malphigian tubules, midgut, femur muscle, nervous system ganglia), no tissue exhibited HSP70 upregulation within 2 - 24 h following a survivable freezing stress. During fall-like acclimation to mild low temperatures, we only saw moderate upregulation of HSP70 at the protein level in muscle, and at the RNA level in fat body and nervous tissue. Although HSP70 is important for responding to a wide range of stressors, our work suggests that this chaperone may be less critical in the preparation for, and response to, moderate freezing stress. HighlightsO_LIHeat shock protein 70 (HSP70) may not contribute substantially to freeze tolerance C_LIO_LIHeat stress caused HSP70 mRNA and protein upregulation in the spring field cricket C_LIO_LIAcclimation prior to freezing was correlated with slight HSP70 upregulation C_LIO_LIHSP70 was not upregulated after freezing in this freeze-tolerant insect C_LIO_LIFurther work is needed to determine whether freezing causes protein damage C_LI Graphical abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=72 SRC="FIGDIR/small/621172v1_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (18K): [email protected]@11cf432org.highwire.dtl.DTLVardef@1e41be9org.highwire.dtl.DTLVardef@e46c4d_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG

Auteurs: Victoria E. Adams, Maranda L. van Oirschot, Jantina Toxopeus

Dernière mise à jour: 2024-11-03 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621172

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.30.621172.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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