En conditions d’hypoxie, les globules rouges se comportent comme des éponges à glucose, qu’ils utilisent pour livrer davantage d’oxygène aux tissus.
En haute altitude, lorsque la quantité d’oxygène disponible dans l’air est moindre, les globules rouges peuvent absorber le glucose du sang, et s’en servir pour produire une molécule qui les aide à oxygéner les tissus. Cette découverte, décrite dans Cell Metabolism, est le maillon manquant de l’énigme qui explique un fait que les épidémiologistes connaissent depuis longtemps, et c’est-à-dire que ceux qui vivent à des altitudes plus élevées présentent des niveaux de glucose dans le sang plus bas, une capacité accrue à métaboliser le glucose et un risque moindre de développer un diabète.
Le mystère du glucose perdu
En 2023, les chercheurs des Gladstone Institutes, une organisation à but non lucratif dédiée à la recherche biomédicale à San Francisco, en Californie, avaient démontré que des souris qui respirent un air pauvre en oxygène présentent des niveaux de glucose dans le sang nettement plus bas que la normale. Elles parviennent à utiliser rapidement le glucose peu après un repas, même si, où finissait ce glucose, n’était pas du tout clair. Même après avoir exploré avec différentes techniques d’imagerie les principaux « suspects » de l’absorption des sucres — à savoir les muscles, le cerveau et le foie — restait à expliquer environ 70 % de la disparition du glucose.
En utilisant une autre technique d’imagerie, l’équipe a démontré que le mystérieux « puits de glucose » était un autre: il fallait le chercher dans les globules rouges, les cellules les plus abondantes du corps humain, qui utilisent le glucose comme source d’énergie et qui, étant en mouvement continu, échouent à l’examen PET (la tomographie par émission de positrons, qui analyse le métabolisme cellulaire).
« Les globules rouges sont généralement considérés comme des transporteurs passifs d’oxygène. Or, nous avons découvert qu ils peuvent représenter une part substantielle de la consommation de glucose de l’organisme entier, surtout dans des conditions d’hypoxie » explique Angelo D’Alessandro, Professeur de Biochimie et de Génétique moléculaire à l’Université du Colorado, qui a participé à l’étude.
Des transports plus efficaces
Lorsque les scientifiques ont effectué des prélèvements répétés sur des souris maintenues en hypoxie pour maintenir leurs globules rouges à des niveaux normaux (sans augmentation), la glycémie des souris, initialement basse, s’est normalisée. Et lorsque des globules rouges ont été transfués à des souris maintenues à des niveaux d’oxygénation normaux, leur glycémie est descendue. Non seulement la pénurie d’oxygène provoquait une augmentation du nombre de globules rouges : chacun d’eux absorbait plus de glucose que ce qu’ils absorbraient en condition d’oxygénation normale.
Des expériences supplémentaires ont permis à l’équipe de démontrer que la réduction de l’apport en oxygène aux tissus en altitude provoque une reprogrammation de la moelle osseuse, qui réagit en produisant une nouvelle population de globules rouges, plus affamés d’oxygène: ces cellules expriment des niveaux bien plus élevés que le transporteur du glucose GLUT1, une protéine qui favorise la capture et l’absorption du glucose.
Les globules rouges utilisent le glucose absorbé pour produire une molécule qui se lie à l’hémoglobine (la protéine riche en fer des globules rouges, chargée du transport de l’oxygène) et qui aide à libérer l’oxygène dans les tissus, une nécessité qui en haute altitude, lorsque l’oxygène se fait rare, devient plus impérieuse.
Un coup de pouce contre le diabète ?
La recherche a révélé un mécanisme inédit d’adaptation de l’organisme à la pénurie d’oxygène, qui pourrait avoir des implications dans le traitement du diabète : travaillant avec des souris, les auteurs de l’étude ont réussi à contrôler l’excès de glucose dans le sang soit en plaçant les rongeurs dans des conditions d’hypoxie, soit en effectuant des transfusions de globules rouges chez des souris diabétiques, soit en provoquant chez des souris nourries avec un régime riche en graisses des conditions proches de l’hypoxie, via un médicament qui imite les effets de la carence en oxygène même dans des conditions normales, car il rend difficile pour l’oxygène dans le sang d’atteindre les tissus.
Les résultats sont aussi intéressants pour ceux qui étudient la physiologie du corps humain lors de l’exercice en altitude : comment l’abondance et la qualité des globules rouges influencent-elles les réserves de glucose ? Quels effets tout cela a-t-il sur les performances musculaires ?
