Lipidomics Reveals Seasonal Shifts in a Large-Bodied Hibernator, the Brown Bear

• Published in: Frontiers in Physiology
• Main Authors: Giroud, Sylvain, Chery, Isabelle, Bertile, Fabrice, Bertrand-Michel, Justine, Tascher, Georg, Gauquelin-Koch, Guillemette, Arnemo, Jon, M, Swenson, Jon, M, Singh, Navinder, E, Lefai, Etienne, Evans, Alina, M, Simon, Chantal, Blanc, Stéphane
• Other Authors: Research Institute of Wildlife Ecology, University of Veterinary Medicine, University of Veterinary Medicine, Département Ecologie, Physiologie et Ethologie (DEPE-IPHC), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Sciences Analytiques et Interactions Ioniques et Biomoléculaires (DSA-IPHC), MetaToul Lipidomics, Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-MetaboHUB-MetaToul, MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées Auzeville (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-MetaboHUB-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées Auzeville (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES), Department of Forestry and Wildlife Management, Hedmark University College, Norwegian Institute for Nature Research (NINA), Cardiovasculaire, métabolisme, diabétologie et nutrition (CarMeN), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Hospices Civils de Lyon (HCL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Norwegian Environmental Agency; Swedish Environmental Protection Agency; Polish-Norwegian Research Program POL-NOR/198352/85/2013, Austrian Science Fund (FWF) P27267-B25
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2019
• Subjects: hibernation; body temperature; metabolism; fatty acids; glycerophospholipids; sphingomyelin; ceramide; [SDE]Environmental Sciences; Ursus arctos
• Online Access: https://hal.science/hal-02141629; https://hal.science/hal-02141629/document; https://hal.science/hal-02141629/file/2019_Giroud_Frontiers%20in%20Physiology_1.pdf; https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00389

International audience Prior to winter, heterotherms retain polyunsaturated fatty acids ("PUFA"), resulting in enhanced energy savings during hibernation, through deeper and longer torpor bouts. Hibernating bears exhibit a less dramatic reduction (2-5 degrees C) in body temperature, but lower their metabolism to a degree close to that of small hibernators. We determined the lipid composition, via lipidomics, in skeletal muscle and white adipose tissues ("WAT"), to assess lipid retention, and in blood plasma, to reflect lipid trafficking, of winter hibernating and summer active wild Scandinavian brown bears (Ursus arctos). We found that the proportion of monounsaturated fatty acids in muscle of bears was significantly higher during winter. During hibernation, omega-3 PUFAs were retained in WAT and short-length fatty acids were released into the plasma. The analysis of individual lipid moieties indicated significant changes of specific fatty acids, which are in line with the observed seasonal shift in the major lipid categories and can be involved in specific regulations of metabolisms. These results strongly suggest that the shift in lipid composition is well conserved among hibernators, independent of body mass and of the animals' body temperature.