La myoglobine particulière des mammifères marins leur permet des apnées records

Grâce à la charge électrique positive à la surface de cette molécule, ces mammifères plongeurs gardent une réserve d’oxygène dans leurs muscles. Pour cette découverte, les scientifiques ont retracé 200 millions d’années d’évolution.

Les mammifères marins respirent avec leurs poumons et doivent venir en surface les remplir d’air par un mouvement volontaire. C’est donc en apnée qu’ils effectuent leurs plongées. Chez certaines espèces, le temps de plongée peut atteindre plus d’une heure, voire des records de deux heures, comme chez les cachalots et les baleines à bec. Ces formidables plongeurs peuvent ainsi atteindre des profondeurs très importantes et étendre leur recherche de proies. Des scientifiques viennent de découvrir que leurs performances en apnée sont dues à leur myoglobine.

Charge positive

Chez les vertébrés, la myoglobine est une protéine qui permet de transporter et stocker l’oxygène dans les tissus musculaires. Elle ressemble à l’hémoglobine qui véhicule l’oxygène dans le sang par les globules rouges. On sait que les mammifères marins possèdent une plus forte concentration de myoglobine que leurs congénères terrestres, ce qui rend leurs fibres musculaires très rouges, presque noires.

Une équipe internationale a découvert que la molécule de myoglobine chez ces plongeurs possède sur sa surface une charge électrique positive qui empêche son agglutination, à la manière d’aimants qui se repoussent par leurs pôles magnétiques identiques. Cette répulsion électrostatique permet à la myoglobine de garder toutes ses propriétés de transport et de mise en réserve de l’oxygène dans les muscles, ce qui permet aux mammifères marins d’avoir à leur disposition une sorte de réservoir à oxygène pour leurs plongées en apnée.

Une cartographie de la signature de la myoglobine

L’étude a été menée par une équipe multidisciplinaire internationale, dirigée par Scott Mirceta de l’Université de Liverpool. Elle a été publiée en ligne dans la revue Science en juin 2013. Pour élucider le développement des capacités de plongée de ces mammifères, les scientifiques ont modélisé les séquences génétiques de 130 espèces de mammifères de leur arbre généalogique – dont certaines ont disparu – sur 200 millions d’années, la période de transition pendant laquelle ces animaux sont passés d’un mode de vie terrestre à la mer. Ils ont retracé leur évolution dans la capacité de stockage en oxygène en mettant en relief le lien entre la signature moléculaire de la myoglobine, leur masse et leur temps de plongée.

Les ancêtres des éléphants de mer, des lamantins et des dugongs ont constitué le premier groupe de mammifères terrestres à adopter la vie marine il y a plus de 64 millions d’années. Leur taille a ensuite augmenté, un avantage lié à leur évolution permettant à leur organisme de stocker plus de myoglobine et d’avoir un métabolisme plus lent. Une des raisons pour lesquelles les mammifères marins sont bien plus grands que leurs cousins sur terre.

Sources: Science, Futura Sciences, Gentside Découvertes, Anchorage Daily News, Deep Sea News.

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