D’après les conclusions d’une étude internationale ayant comparé leurs génomes respectifs, l’ours polaire aurait divergé de l’ours brun voici moins de 500.000 ans, soit beaucoup plus récemment que les hypothèses jusqu’alors admises. Publiés le 8 mai 2014 dans la revue américaine Cell, ces travaux ont également révélé que plusieurs gènes pourraient être impliqués dans l’adaptation de l’ours polaire aux conditions climatiques du Haut-Arctique. Vivant une partie de l’année sur les glaces de mer, l’espèce survit en effet grâce à un régime riche en graisses provenant essentiellement de mammifères marins.

« La clé de l’évolution »

Des scientifiques danois ont ainsi fourni des échantillons de sang et de tissus d’ours polaires tandis que leurs homologues chinois ont séquencé les génomes et analysé les données avec le concours de chercheurs de l’université de Berkeley. L'analyse a porté sur le sang et des échantillons de tissus provenant de 79 ours polaires du Groenland et de dix ours bruns de Suède, de Finlande, du parc national de Glacier dans le Montana et des îles ABC (îles de l'Amirauté, Baranof et Chichagof) au nord de l'archipel Alexandre en Alaska (États-Unis).

GRIZZLY

L’ours brun – ici un grizzly – et l’ours polaire auraient divergé il y a moins de 500.000 ans lors d’une période de glaciation isolant une population d’ours bruns dans le Grand Nord (photo Bobisbob).

Selon Eline Lorenzen, l'un des principaux auteurs de cette étude, la « clé ayant permis de débloquer la porte de l'évolution de l'ours polaire » est une méthode mise au point par un étudiant en mathématiques supérieures de l'université californienne, Kelley Harris, afin de mieux appréhender l'histoire démographique humaine. Baptisée « identity by state (IBS) tract method », cette approche a prouvé son efficacité dans l’estimation des tailles des populations anciennes, de leurs dates de divergence ou des époques de leurs rencontres.

De proches cousins

Cette analyse génomique de l’ours polaire revêt un intérêt tout particulier à l’heure où la population mondiale d'ours blancs, estimé entre 20.000 et 25.000 individus, décline et où son habitat, la banquise arctique, fond comme neige au soleil. Par ailleurs, à cause du réchauffement climatique, le grizzly (Ursus arctos horribilis), l’une des sous-espèces américaines de l’ours brun, se déplace davantage vers le nord où il s’accouple avec l’ours polaire, produisant des hybrides baptisés grolars ou pizzlies.

« Cela tient à leur proximité équivalant à un dixième de la distance évolutive entre le chimpanzé et l’Homme », précise Rasmus Nielsen, professeur de biologie intégrative et de statistiques au sein de l’université américaine de Berkeley. Jusqu’alors, les scientifiques situaient la divergence entre ours polaires et ours bruns dans une fourchette comprise entre 600.000 et 5 millions d’années.

« Cette divergence est étonnamment récente. Les adaptations uniques de l’ours polaire à l'environnement arctique se sont donc produites dans un laps de temps très limité», précise le chercheur. Ces évolutions ont non seulement abouti à l’apparition d’une fourrure blanche et d'un corps plus allongé, mais aussi à d’importants changements physiologiques et métaboliques chez l’ours polaire. « L’époque de la divergence entre les deux espèces a suscité de nombreuses controverses mais nous avons clarifié le débat. »

OURS POLAIRE

Le cadavre d’une baleine permet à l’ours polaire de se gaver de viande et de graisse (photo Alan D. Wilson).

Des obèses en bonne santé

Les gènes identifiés par ces recherches sont liés au métabolisme des acides gras et à la fonction cardio-vasculaire et pourraient expliquer pourquoi l'ours blanc est épargné par la formation de plaques graisseuses dans les artères et les maladies cardio-vasculaires. « Chez les ours polaires, l'obésité est un état bénin », relève Eline Lorenzen.

« Les ours polaires se sont génétiquement adaptés à un régime riche en graisses qui est devenu celui de beaucoup de nos contemporains » renchérit Rasmus Nielsen. « Si nous en apprenons davantage sur les gènes permettant aux ours de le supporter, la génomique comparative nous fournira peut-être les outils susceptibles de prévenir l’apparition de certaines affections chez l’être humain. »

La comparaison génomique a révélé que la sélection naturelle, à l’œuvre durant plusieurs centaines de milliers d'années, a profondément modifié chez l’ours polaire les gènes liés au transport des graisses dans le sang et au métabolisme des acides gras. L'un des gènes les plus concernés est l’APOB qui, chez les mammifères, code la protéine principale des LDL (lipoprotéines de basse densité) souvent qualifiées de « mauvais » cholestérol. Ces mutations traduisent l’importance de la graisse dans le régime alimentaire de l’ours polaire dont la masse peut être pour moitié due à la graisse !

OURSE POLAIRE ET PETITS

La graisse peut représenter jusqu’à la moitié de la masse d’un ours polaire en parfaite santé. Ici une femelle et ses petits près de la mer de Beaufort, dans l’Arctic National Wildlife Refuge en Alaska, aux Etats-Unis (Susanne Miller/USFWS).

L’organisme de l’animal s’est donc adapté à des taux de glucose et de triglycérides (dont le cholestérol) dans le sang qui s’avèreraient dangereux pour l’Homme.
« Toute la vie d'un ours polaire tourne autour de la graisse », précise Eline Lorenzen. « Les oursons ont besoin d’un lait comptant jusqu’à 30 % de masse grasse et les adultes consomment surtout la graisse de leurs proies. Ces ursidés présentent une importante couche graisseuse sous-cutanée car ils vivent essentiellement dans un désert polaire. Ils n'ont pas accès à l'eau douce durant une bonne partie de l'année. Ces animaux dépendent donc de l'eau métabolique, sous-produit de la dégradation des graisses. »

Surpris par le froid

Selon la chercheuse, l’évolution du métabolisme chez l’ours blanc s’est produite très rapidement, en l’espace de quelques centaines de milliers d'années. En effet, voici 100.000 ans, les mammifères marins composaient déjà l’essentiel de leur régime alimentaire.

Pour autant, les raisons ayant présidé à l'évolution des ours polaires demeurent encore méconnues même si la divergence avec l'ours brun (entre 343.000 et 479.000 ans) coïncide avec une période interglaciaire particulièrement chaude d’environ 30.000 ans, appelée stade isotopique marin 11 (MIS 11.3).

Le nouvel environnement induit par les changements climatiques aurait incité les ours bruns à étendre leur aire de répartition septentrionale. À l’issue de cet intermède de réchauffement, l’arrivée d’une période de glaciation aurait isolé une population d’ours bruns, dès lors contraints de s’adapter rapidement à des conditions de vie extrêmes.

Sources : www.phys.org, LIU Shiping, LORENZEN Eline D., FUMAGALLU Matteo, LI Bo et al, « Population Genomics Reveal Recent Speciation And Rapid Evolutionary Adaptation In Polar Bears », in Cell, mai 2014.