Définir la vraie valeur de la performance métabolique
Le taux métabolique mesure l’efficacité avec laquelle un organisme peut convertir la nourriture et l’oxygène en énergie. Il s’agit essentiellement du coût énergétique nécessaire pour assurer les fonctions de base, ce qui constitue un trait central qui relie la physiologie d’un organisme à son écologie et à son histoire de vie. Connaître le taux métabolique par rapport aux autres organismes d’une population nous aide à comprendre les conséquences d’une telle variation. Il est utile de savoir si un taux métabolique plus élevé est bénéfique ou coûteux, par exemple, et de comprendre le rôle que jouent les contextes environnementaux, sociaux et autres dans l’équation. «Cela nous aide à comprendre pourquoi cette variation persiste, ce qui est par ailleurs très déroutant», explique Neil Metcalfe(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeur d’écologie comportementale à l’université de Glasgow. «En quoi le fait d’avoir un “coût de la vie” deux fois plus élevé que celui de quelqu’un d’autre peut-il être utile?» En dépit de cette importance, les études empiriques mesurent rarement le taux métabolique exact des organismes dans la nature (le taux de production d’adénosine triphosphate (ATP)). Cette mesure est complexe et requiert des équipements coûteux. La plupart des recherches l’enregistrent indirectement par le biais de la consommation d’oxygène de l’animal, un indicateur utile, mais potentiellement imprécis. Dans le cadre du projet MitoWild, financé par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), Neil Metcalfe et son équipe ont développé et affiné une approche permettant de mesurer directement le taux métabolique.
Mesurer le métabolisme par le biais des mitochondries
L’équipe de MitoWild a défendu l’idée d’une mesure plus directe et plus intuitive de l’efficacité de l’utilisation de l’oxygène par les mitochondries, les structures cellulaires qui produisent l’ATP, à l’aide d’une méthode de calcul différente. La méthode exprime la performance métabolique en pourcentage, de sorte que l’efficacité varie théoriquement de 0 à 100 % (où 100 % indiquerait que 100 % de l’oxygène consommé par les mitochondries est utilisé pour produire de l’ATP et que rien n’est gaspillé). «Bien que cette valeur de 100 % ne soit jamais réalisable, une échelle délimitée entre 0 et 100 est beaucoup plus facile à interpréter que l’ancien calcul alternatif où il n’y avait pas de limite à la valeur supérieure», ajoute Neil Metcalfe. L’équipe a testé sa méthode sur plusieurs espèces de poissons d’eau douce, tels que la truite brune, le saumon, l’épinoche et le vairon, afin de déterminer l’impact potentiel du taux métabolique d’un poisson sur sa capacité à effectuer un travail aérobie.
De nouvelles connaissances sur les variations métaboliques
Les résultats les plus importants du projet ont révélé que l’efficacité de la production d’ATP par les mitochondries dans les muscles ou le foie permet de prévoir les performances dans divers contextes. «Ainsi, les poissons disposant de mitochondries plus performantes étaient capables de mieux se battre pour leur territoire, étaient plus dominants dans les rivalités, étaient capables de fournir plus de soins parentaux à leur progéniture et étaient capables de minimiser le temps consacré à la recherche de nourriture», souligne Neil Metcalfe. Néanmoins, dans d’autres contextes, la production d’ATP n’était pas un facteur prédictif de la performance. «Nous ne comprenons toujours pas pourquoi il en est ainsi et, d’une manière générale, il ne semble pas y avoir de coût clair à disposer mitochondries plus performantes; en théorie, cela devrait accélérer le vieillissement, mais les preuves ne sont pas claires», ajoute-t-il.
Inspirer la recherche future sur la performance mitochondriale
L’équipe espère que ses travaux inciteront d’autres chercheurs à explorer la performance mitochondriale dans d’autres systèmes d’étude, par exemple chez d’autres espèces ou dans d’autres contextes. «Cela indiquera si ces résultats sont généralisables à l’ensemble du règne animal», explique Neil Metcalfe.
