Comment un écureuil produit-il suffisamment de force de mâchoire pour casser une noix?
Selon UMass Lowell, la réponse est : « C’est compliqué », mais cela a le potentiel de mener à de nouveaux traitements pour les troubles de l’articulation de la mâchoire, de développer de nouvelles prothèses dentaires, de combattre des maladies comme la dystrophie musculaire et plus encore. La National Science Foundation a accordé 2,1 millions de dollars à une équipe de scientifiques dirigée par UMass Lowell pour s’attaquer à ce problème complexe.
Au cours des trois prochaines années, l’équipe étudiera les performances de la morsure pour déterminer si l’action est principalement influencée par la taille et la forme des muscles, la géométrie du squelette ou la présence de ce que l’on appelle la “myosine masticatrice”, une protéine motrice fibreuse qui permet aux muscles de se contracter. L’une des questions auxquelles la recherche espère répondre est de savoir pourquoi ce type de myosine est présent chez certains animaux, notamment les requins et les écureuils gris, mais pas chez d’autres, notamment les humains et les écureuils roux.
Les chercheurs de l’UMass Lowell comprennent le professeur adjoint de sciences biologiques Nicolai Konow, qui dirige l’équipe, le professeur de sciences biologiques Jeffrey Moore et le professeur agrégé de chimie Matthew Gage. Se joignent à eux Sam Walcott, du Worcester Polytechnic Institute, professeur agrégé de sciences mathématiques.
Selon Konow, savoir comment la myosine, sous ses diverses formes, affecte la force et la vitesse musculaires peut conduire à une meilleure compréhension du fonctionnement des muscles et a le potentiel de signaler le développement des maladies.
“Les maladies musculaires sont souvent liées à la myosine, donc lorsque nous apprenons de quoi les différentes variantes de protéines sont capables, cela pourrait éclairer les thérapies”, a-t-il déclaré.
Pour comprendre le fonctionnement de la myosine masticatrice, l’équipe étudiera d’abord ses propriétés moléculaires, la comparera à d’autres types plus connus de myosines musculaires squelettiques, puis l’ajoutera à une deuxième protéine présente dans les muscles appelée «actine». De cette façon, les chercheurs peuvent voir comment les propriétés moléculaires de la myosine contribuent à l’ensemble du muscle.
Par la suite, Konow comparera les capacités de morsure des écureuils roux et gris pour voir comment la myosine affecte les performances aux côtés d’autres facteurs tels que la taille des muscles, le type de morsure et la géométrie du squelette de la mâchoire et de la tête des rongeurs.
Les données recueillies par Gage, Moore et Konow à UMass Lowell seront envoyées à Walcott à WPI où il construira des modèles prédictifs des performances de la mâchoire et des capacités d’alimentation chez les écureuils et autres rongeurs.
Les données seront également utilisées pour créer un jeu informatique pour enseigner aux étudiants en biologie du secondaire le fonctionnement des muscles. Dans le jeu, les joueurs seront invités à manipuler différentes propriétés telles que la taille des muscles et la teneur en protéines afin de réussir à casser des noix virtuelles.
“C’est passionnant et peut être très fructueux pour les scientifiques, car c’est souvent l’œil inexpérimenté qui voit le problème plus clairement que quelqu’un qui a regardé si longtemps qu’il en est devenu aveugle”, a déclaré Konow.
