Les grenouilles empoisonnées pourraient-elles écraser la dépendance ?

L'évolution de la grenouille pourrait un jour aider à bloquer la nicotine et d'autres substances

Les grenouilles empoisonnées font partie des animaux les plus brillamment colorés et les plus beaux de la planète. Environ un tiers des 300 espèces de petites grenouilles de la superfamille Dendrobatidés sont venimeux, y compris la grenouille venimeuse dorée, qui pourrait être l'animal le plus toxique au monde. Alors que les animaux venimeux comme les serpents séquestrent leur venin dans des glandes ou des poches, le venin des grenouilles se trouve dans les tissus de leur corps. Les chercheurs se demandent depuis un certain temps ce fait : pourquoi les grenouilles empoisonnées ne s'empoisonnent-elles pas ?

Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin se sont récemment penchés sur cette question et ont découvert qu’une légère modification génétique confère à certaines espèces une immunité contre leurs propres toxines. Bien qu’il s’agisse d’une idée intéressante, la recherche sur les récepteurs chimiques pourrait également aider les scientifiques à trouver de nouvelles façons de traiter la dépendance aux produits chimiques chez les humains.

Pour enquêter, la chercheuse postdoctorale Rebecca Tarvin, auteur principal d'un article sur le sujet dans la revue Science-et son équipe ont collecté du matériel génétique de 28 espèces de grenouilles venimeuses, dont certaines étaient hautement toxiques et d'autres ne produisaient aucune toxine. Ils ont ensuite séquencé un gène connu pour produire un certain récepteur chez les grenouilles. En utilisant ces données, ils ont pu produire un arbre généalogique évolutif, montrant que de minuscules changements dans ce gène (seulement trois acides aminés sur 2 500) confèrent aux grenouilles venimeuses une immunité contre leurs propres toxines.

Plus incroyable encore, cette immunité a évolué indépendamment parmi ces grenouilles à trois reprises. « Être toxique peut être bon pour votre survie : cela vous donne un avantage sur les prédateurs », a déclaré Tarvin dans un communiqué. « Alors pourquoi n'y a-t-il pas plus d'animaux toxiques ? Nos travaux montrent qu’une contrainte majeure est de savoir si les organismes peuvent développer une résistance à leurs propres toxines. Nous avons découvert que l’évolution avait exactement constaté ce même changement dans trois groupes différents de grenouilles, et cela, pour moi, est plutôt beau.

La mutation empêche essentiellement le récepteur de la grenouille de reconnaître sa propre toxine, un alcaloïde appelé épibatidine. Les récepteurs sont des protéines spécifiques situées à l’extérieur des cellules qui les aident à communiquer avec le reste du corps. Le récepteur agit comme un verrou. Lorsque la serrure rencontre une molécule qui fait office de clé, le récepteur est stimulé, provoquant une réponse dans les cellules. Par exemple, la libération d’épinéphrine stimule certains récepteurs, provoquant une réaction qui produit de l’adrénaline lorsqu’une personne est surprise.

Dans le cas des grenouilles venimeuses grignotées par un prédateur, leur corps libère de l'épibatidine, qui agit comme un squelette qui stimule les récepteurs dans tout le système nerveux d'un prédateur, provoquant toutes sortes de réactions, y compris l'hypertension, les convulsions, et si la réaction est assez fort, la mort. Mais la mutation chez les grenouilles signifie que l'épibatidine ne peut pas déverrouiller ses propres récepteurs, ce qui la rend inerte.

Tarvin a également travaillé avec la co-auteure Cecilia Borghese au Waggoner Center for Alcohol and Addiction Research, en face de son laboratoire. Borghèse étudie la manière dont les médicaments et les produits chimiques stimulent les récepteurs du corps humain. Il s’avère que le récepteur que l’épibatidine affecte chez les grenouilles existe également chez les humains ; c'est le même récepteur sur lequel la nicotine agit, conduisant à la dépendance. Étudier la manière dont le récepteur de la grenouille a évolué pour exclure la toxine pourrait conduire à de nouvelles façons d'aider les gens à arrêter de fumer. « Cela nous donne davantage d’informations sur la manière dont ces médicaments interagissent avec les récepteurs. C'est un exemple très clair de la sophistication des interactions », déclare Waggoner. « Il n'est pas facile de modéliser ces interactions sur un ordinateur. Ainsi, tout ce que nous apprenons sur ce qui modifie ces interactions médicamenteuses nous donne des informations sur la manière de concevoir de meilleurs médicaments.

Il s’agit de la deuxième toxine de grenouille que Tarvin et son équipe ont découvert. En 2016, ils ont découvert des mutations qui protègent certaines espèces de grenouilles d’une autre toxine, la batrachotoxine. Mais il reste encore beaucoup de travail à faire. Tarvin affirme que les grenouilles contiennent au moins 500 toxines différentes, dont beaucoup n'ont pas été étudiées de manière approfondie et pourraient conduire à de nouveaux médicaments et traitements. Autrement dit, s’ils ont le temps de les étudier avant la fin du temps imparti. « Les grenouilles empoisonnées, comme toutes les grenouilles, sont menacées d'extinction », dit-elle. « Ce sont des solutions auxquelles l’évolution est parvenue au fil des millions d’années. Il y a beaucoup de connaissances à partager et il est important que nous conservions les populations naturelles d'animaux sauvages, car nous ne savons pas ce qu'ils pourront nous dire. Aucune de ces études sur les animaux sauvages n’est possible si nous ne préservons pas notre biodiversité.