Traitement du cancer : ce que les rats-taupes nus peuvent nous apprendre

Ce n'est un secret pour personne que les rats-taupes nus, des rongeurs ridés, presque sans poils, avec de longues dents de bouc qui sortent de leur bouche, ne sont pas les animaux les plus attrayants de la planète. Mais ce qui manque à ces créatures en termes de beauté, elles le compensent par un ensemble de caractéristiques extraordinaires qui intriguent les zoologistes et les chercheurs en médecine du monde entier.

Malgré leur petite taille - ils mesurent entre 7,6 à 33 cm - les rats-taupes ont une durée de vie moyenne de trente ans, sont résistants aux maladies chroniques, dont le diabète, et possèdent un système de reproduction fascinant.

Ces animaux présentent également des avantages pour l'environnement en jouant le rôle d'"ingénieurs de l'écosystème" et en améliorant la biodiversité du sol lorsqu'ils creusent pour faire leur nid.

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Insensibles au vieillissement et à la douleur, ces créatures d'apparence étrange fascinent depuis longtemps les scientifiques. Des recherches révèlent aujourd'hui qu'elles pourraient détenir la clé de la compréhension de toute une série de pathologies humaines, telles que le cancer et le vieillissement.

Les rats-taupes, des créatures très sociables

Bien que nous ayons toujours étudié les souris et les rats pour comprendre les secrets de la biologie humaine, les scientifiques pensent que les rats-taupes nus présentent des avantages particuliers pour la recherche médicale.

Heterocephalus glaber, le nom scientifique de l'espèce, qui signifie essentiellement "chose chauve à tête différente", est originaire des régions tropicales chaudes du nord-est de l'Afrique. À l'état sauvage, il vit dans de grandes colonies souterraines comptant jusqu'à 300 individus, avec un dédale de tunnels et de chambres de la longueur de plusieurs terrains de football.

Les conditions difficiles de faible teneur en oxygène dans lesquelles vivent les rats-taupes nus pourraient être un indice de certaines des caractéristiques inhabituelles de l'espèce. La plupart des organismes aérobies auraient du mal à survivre dans des environnements aussi pauvres en oxygène, et pourtant les rats-taupes nus sont les rongeurs qui vivent le plus longtemps.

Une souris de taille similaire peut avoir une durée de vie de deux ans, contre trente ans ou plus pour le rat-taupe. Si l'on transposait cette relation à notre taille, ce serait comme si les humains avaient un cousin ridé capable de vivre jusqu'à quatre cent cinquante ans.

Présents à l'état sauvage au Kenya, en Éthiopie et en Somalie, les rats-taupes nus vivent en colonies d'environ 70 à 80 membres, certaines abritant jusqu'à 300 animaux. Très sociales, ces colonies sont dirigées par une reine et suivent une hiérarchie stricte. Les membres supervisent différents travaux, comme ceux qui ramènent les parties souterraines des plantes, telles que les bulbes, les racines et les tubercules, qu'ils mangent, ainsi que les excréments.

La biologie de l'espèce est incroyablement unique. Les rats-taupes nus sont considérés comme des "extrêmophiles" capables de se développer dans des environnements extrêmes sous terre, explique Ewan St John Smith, un chercheur qui étudie le système nerveux sensoriel, à l'université de Cambridge, au Royaume-Uni.

L'une de leurs caractéristiques les plus uniques est qu'il est difficile de déterminer l'âge exact d'un rat-taupe nu, car il présente peu de signes de déclin physique. Alors que les humains peuvent devenir progressivement ridés, grisonnants ou plus sensibles aux maladies chroniques, "les signes habituels de vieillissement que l'on s'attend à voir chez la plupart des mammifères ne semblent pas vraiment se produire", déclare M. Smith. Il n'y a pas de changements significatifs dans la fonction cardiaque, la composition corporelle, la qualité des os ou le métabolisme.

À l'université de Cambridge, l'équipe de Ewan St John Smith maintient cinq colonies comprenant environ 160 rats-taupes nus dans une pièce chauffée à environ 30°C et 60 % d'humidité. "J'ai mes animaux à Cambridge depuis dix ans et je n'ai jamais eu d'animal qui soit mort de causes naturelles", affirme M. Smith. Il affirme que les combats entre rats-taupes nus sont la principale cause de décès.

Leur mode de vie souterrain peut augmenter leurs chances de survie en protégeant les colonies du froid, de la pluie et des extrêmes climatiques. Dans la nature, la principale cause de décès est la prédation par des animaux tels que les serpents.

C'est un tableau très différent des causes courantes de décès chez l'homme. "Un humain sur deux est susceptible d'avoir un cancer. Les souris et les rats ont une probabilité similaire de développer un cancer, mais en revanche, les rats-taupes nus n'ont presque jamais de cancer, c'est très rare", explique M. Smith.

La raison pour laquelle les rats-taupes nus échappent au cancer reste un mystère. De nombreuses hypothèses ont été avancées au fil des ans, les scientifiques s'efforçant de fournir une explication solide.

Selon une théorie, les rats-taupes nus possèdent une forme particulièrement efficace d'un mécanisme anticancéreux appelé sénescence cellulaire - une adaptation évolutive qui empêche les cellules endommagées de se diviser de manière incontrôlée et de se transformer en cancer. Une autre théorie suggère que les rats-taupes nus sécrètent un "supersucre" complexe qui empêche les cellules de s'agglutiner et de former des tumeurs.

Les dernières recherches se concentrent sur les conditions uniques dans leur corps, qui empêchent les cellules cancéreuses de se multiplier. Des experts de l'université de Cambridge suggèrent que les interactions avec le microenvironnement du rat-taupe nu - le système complexe de cellules et de molécules entourant une cellule, y compris le système immunitaire - préviennent la maladie, plutôt qu'un mécanisme inhérent de résistance au cancer.

Dans le cadre d'une expérience menée à l'université de Cambridge, les chercheurs ont analysé 79 lignées cellulaires différentes, cultivées à partir des tissus de l'intestin, des reins, du pancréas, des poumons et de la peau de 11 rats-taupes nus. Les chercheurs ont infecté les cellules avec des virus modifiés pour introduire des gènes cancérigènes. À leur grande surprise, les cellules infectées de rats-taupes nus ont commencé à se multiplier rapidement. Cette découverte a confirmé que c'est l'environnement du corps du rat-taupe nu qui empêche le développement du cancer, plutôt qu'une caractéristique au niveau de la cellule.

Le jury n'a peut-être pas encore rendu son verdict, mais ce que nous savons, c'est que "le cancer est fondamentalement le résultat d'une mutation, qui entraîne une prolifération incontrôlée des cellules. Comparé à beaucoup d'autres espèces, le rat-taupe nu a un taux de mutation très lent", révèle M. Smith.

Les animaux ayant une durée de vie plus courte ont généralement des taux de mutation plus rapides, mais, de manière inhabituelle, les taux de mutation des rats-taupes sont au même niveau que ceux des mammifères à plus longue durée de vie, comme les girafes. Un taux de mutation plus lent signifie que l'animal est moins susceptible de développer des mutations et de contracter un cancer au cours d'une période donnée.

La plus étrange des bizarreries du rat-taupe nu est peut-être qu'il est insensible à la douleur. "C'est probablement le résultat d'une adaptation évolutive à un environnement à forte teneur en dioxyde de carbone", explique M. Smith.

L'air expiré par les animaux est plus riche en CO2 que l'air de l'atmosphère. Si cet air expiré est piégé dans des galeries souterraines, la proportion de CO2 s'accumule. Pour la plupart des mammifères, ce serait un problème. "Le dioxyde de carbone réagit avec l'eau pour former un acide appelé acide carbonique, qui peut activer les nerfs pour provoquer la douleur", explique Ewan St John Smith.

Dans de nombreuses maladies inflammatoires, comme la polyarthrite rhumatoïde, les zones de gonflement des tissus peuvent souvent devenir acides et provoquer des douleurs. Pourtant, "le rat-taupe nu ne ressent pas l'acide comme douloureux, pas de la même manière que le jus de citron ou le vinaigre éclaboussés sur une peau coupée", explique M. Smith.

Il a étudié la base moléculaire de cette tolérance en identifiant un gène qui provoque une réaction acide.

Selon Gisela Helfer, professeure de physiologie et de métabolisme à l'université de Bradford, au Royaume-Uni, les rats-taupes nus constituent également le "modèle parfait" pour étudier la puberté humaine.

Le rat-taupe nu est l'un des deux seuls exemples de mammifères eusociaux - l'autre étant le rat-taupe de Damaraland - qui vivent en colonies, dont les générations se chevauchent, où une seule femelle est responsable de la reproduction et où les autres travaillent ensemble pour élever le couvain.

Tout comme les abeilles, une reine de haut rang règne sur la colonie de rats-taupes et s'accouple avec un à trois mâles à la fois. D'autres individus jouent différents rôles, comme les ouvriers qui creusent les terriers de la colonie avec leurs dents en forme de défense et qui cherchent de la nourriture, fournissant à la reine des racines et des bulbes à manger.

En général, il n'y a qu'un seul couple fertile par colonie et les autres animaux ne connaissent pas la puberté, explique Mme Helfer. Cependant, si un rat-taupe nu est retiré de sa colonie, celle-ci se met rapidement à fabriquer des stéroïdes sexuels et l'animal connaît la puberté.

''Les humains ont une longue phase de pré-puberté d'environ huit à douze ans. Lorsqu'un enfant atteint la puberté, cela déclenche des hormones dans le cerveau, qui conduisent à la production d'hormones sexuelles et permettent la maturation de l'appareil reproducteur'', dit-elle. Cela reflète la progression de la puberté chez les rats-taupes nus lorsque les femelles subordonnées sont isolées de la reine (la femelle dominante) dans une colonie.

En revanche, les souris et les rats connaissent une puberté particulièrement rapide, dans les deux semaines suivant leur naissance, ce qui en fait un mauvais modèle pour l'étude des hormones sexuelles. Mme Helfer et d'autres scientifiques se tournent de plus en plus vers les rats-taupes nus pour étudier l'influence des hormones sexuelles, en particulier les œstrogènes et la testostérone, et des chromosomes sexuels.

Ces informations pourraient éclairer des traitements médicaux tels que les bloqueurs de puberté, les traitements hormonaux de substitution, la FIV et la ménopause. Des questions qui, dit Mme Helfer, "sont à l'avant-garde de la santé en ce moment".

Les rats-taupes nus que Mme Helfer garde à l'université de Bradford la fascinent en raison de leur "incroyable intelligence" et de quelques habitudes "farfelues". Dans leurs colonies très organisées, ils ont des chambres de nidification pour dormir et des toilettes pour garder leurs habitats propres, dit-elle. Lorsque les petits sont nés, elle a été surprise de voir que la colonie avait créé une "nurserie", pour élever les jeunes rats-taupes nus.

Les rats taupiers nus se déplacent aussi vite en avant qu'en arrière et utilisent rarement leurs petits yeux de fouine, se fiant plutôt à leurs moustaches sensorielles pour s'orienter lorsqu'ils sont sous terre, explique-t-elle.

Les rats-taupes nus ont également des moyens uniques de communiquer entre eux, qui déterminent qui est ami ou ennemi par le biais de différents dialectes - un peu comme les êtres humains.

Leur cri classique, le "chirp", transmet des informations propres au groupe de l'animal, ce qui, selon une étude, est appris culturellement plutôt que génétiquement. Les bruits sont souvent liés à la reine, les petits croisés adoptant le ton de la colonie qui les a élevés, ce qui peut changer si la reine est remplacée.

Une étude a recensé 18 vocalisations, dont des cris d'alarme, des cris de recrutement de nourriture, des cris d'accouplement et des cris de rassemblement pour la toilette. Lorsque les prédateurs sont à proximité, plusieurs cris d'alarme distincts sont utilisés pour défendre la colonie.

Un autre moyen pour les rats-taupes nus de coopérer en tant que colonie est l'agriculture durable. À l'heure des repas, ils ramènent dans leur terrier de gros tubercules, comme les patates douces, qui peuvent peser jusqu'à 50 kilos par repas, pour les ronger avec les autres membres de la colonie. Les rats-taupes enlèvent les couches externes toxiques de la plante, mangent leur repas, puis bouchent les zones qu'ils ont mangées avec de la terre, ce qui permet au tubercule de se régénérer et de devenir un autre repas plus tard.

En effet, grâce à leur communication complexe, leur longue vie, leur cohésion sociale et leur gestion minutieuse des ressources alimentaires, les rats-taupes nus présentent des signes évidents de grande intelligence.

Ces créatures présentent quelques autres traits remarquables. Bien que les recherches soient limitées, en Afrique du Sud, les espèces apparentées de rats-taupes communs et de rats-taupes du Cap ont été présentées comme des "ingénieurs de l'écosystème".

La réserve florale de Wayland, située à Darling, à quelque 60 km au nord du Cap, est l'un des sites les mieux classés au monde en termes de biodiversité : elle regorge de fleurs sauvages, d'abeilles et d'insectes. Dans le cadre de son post-doctorat à l'université de Pretoria, en Afrique du Sud, Nicole Hagenah a étudié le rôle que jouent deux espèces différentes de rats-taupes, le rat-taupe commun et le rat-taupe du Cap, dans la richesse et la fertilité des sols de la région.

Au cours de sa recherche, qui a duré trois ans, elle a découvert que, lorsqu'elles creusaient leurs tunnels, ces deux espèces de rats-taupes se débarrassaient de la terre excavée en la déposant sous forme de monticules à la surface.

"Ces monticules présentaient des niveaux de nutriments plus élevés, notamment de l'azote, par rapport au sol existant à la surface. Nous pensons que cela est dû au fait que le sol souterrain qui a été poussé vers le haut contenait des matières végétales non consommées décomposées et peut-être des excréments et de l'urine", explique-t-elle. Le sol du monticule était également moins compact que le sol environnant.

Les rats-taupes du Cap et les rats-taupes communs ont donc aidé les plantes de deux manières. ''Premièrement, les plantes ont besoin de nutriments pour se développer, et l'un des nutriments les plus importants pour les plantes est l'azote'', dit Nicole Hagenah.

"Deuxièmement, ajoute-t-elle, le sol moins compact des monticules a peut-être permis à l'eau de pénétrer plus facilement dans le sol, ce qui est également bénéfique pour les plantes, car elles ont besoin d'eau."

Aussi étonnants que soient les rats-taupes nus sur le plan biologique, ce ne sont pas les espèces les plus simples à soigner et à travailler, ce qui signifie que relativement peu de groupes de recherche dans le monde étudient cette espèce incroyable.

"Bien que leur biologie extrême soit fascinante et qu'elle permette de mieux comprendre la situation, il n'est pas facile pour tout le monde de mettre en place son propre centre de recherche pour cette espèce", explique M. Smith.

Outre la logistique nécessaire pour reproduire des environnements chauds et humides, le cycle de vie du rat-taupe nu est plus long que celui des souris ou des rats. Il lui faut généralement soixante-quinze jours pour mettre bas et il n'existe qu'un seul couple reproducteur, ce qui entraîne un long délai d'attente lors de la planification des expériences.

C'est pour cette raison que M. Smith a mis sur pied l'initiative du rat-taupe nu, afin de collaborer avec des experts d'autres domaines médicaux, comme le cancer, et d'utiliser ses animaux pour soutenir de nouvelles pistes de recherche.

La colonie de rats-taupes nus de M. Smith, si ses membres vivent jusqu'à leur âge naturel, est susceptible de transcender sa carrière. "Très peu de personnes dans le monde possèdent des lots de rats-taupes nus âgés de plus de 30 ans. Par exemple, les animaux qui sont nés dans mes colonies la semaine dernière n'atteindront leur durée de vie maximale qu'après ma retraite", dit-il.

Si les scientifiques parviennent à comprendre pourquoi ces mammifères extrêmophiles vivent longtemps et en bonne santé, ils pourront "traduire" ces connaissances en traitements préventifs ou en médicaments qui traitent le cancer une fois qu'il se déclenche, explique M. Smith. Et l'étude de ces animaux très inhabituels pourrait bien présenter d'autres avantages, dont certains sont difficiles à prévoir.

M. Smith prend l'exemple des tests PCR pour la détection du Covid-19. "La raison pour laquelle les tests PCR fonctionnent est qu'ils utilisent une enzyme extraite d'une espèce de bactérie qui vit dans les cheminées thermiques du parc de Yellowstone", explique-t-il.

M. Smith estime que "vivre à des températures élevées signifie que les enzymes de la bactérie ont évolué pour être stables, à des températures élevées, où les réactions biologiques se produisent plus rapidement". "Si nous n'étudions pas la biologie extrême, nous passons à côté de certaines choses."