Les drosophiles, minuscules mais étonnamment intelligentes
Le cerveau d’une drosophile aurait-il des choses en commun avec celui d’un humain? Notre premier réflexe est de rire de cette idée: après tout, il semble ridicule de comparer notre cerveau humain évolué à celui d’un minuscule insecte. Pourtant, indépendamment de leur taille, il s’avère que les cerveaux des animaux fonctionnent de manière similaire, comme l’a récemment démontré une étude soutenue par le projet HBP SGA3, financé par l’UE. Publiée dans la revue «Nature», l’étude montre que les drosophiles (Drosophila melanogaster) possèdent des capacités cognitives plus avancées que ce que les scientifiques pensaient auparavant. Les chercheurs ont découvert que les drosophiles sont capables d’attention, de mémoire de travail et de conscience: des capacités que nous n’associons habituellement qu’aux mammifères. En associant un comportement de réalité virtuelle à des manipulations neurogénétiques et à l’imagerie cérébrale in vivo, ils ont observé la formation, la distraction et l’éventuelle disparition d’une trace mnésique dans le cerveau des drosophiles. «Malgré l’absence de similitude anatomique évidente, cette recherche met en évidence notre fonctionnement cognitif quotidien, c’est-à-dire ce à quoi nous prêtons attention et la manière dont nous le faisons», note l’auteur principal de l’étude, le professeur Ralph Greenspan, du Kavli Institute for Brain and Mind (KIBM) à l’université de Californie de San Diego, dans un article publié sur le site web de l’université. «Comme tous les cerveaux ont évolué à partir d’un ancêtre commun, nous pouvons établir des correspondances entre les régions cérébrales des mouches et des mammifères à partir des caractéristiques moléculaires et de la façon dont nous stockons nos souvenirs.»
Dans l’arène de la réalité virtuelle
Pour étudier le comportement de la drosophile, les chercheurs ont construit un environnement virtuel immersif composé d’une arène panoramique offrant une stimulation visuelle et d’un laser infrarouge faisant office de stimulus thermique aversif. Les mouches étaient attachées, mais pouvaient battre librement des ailes. Elles ont eu l’illusion de voler sans aucune contrainte grâce à la réalité virtuelle constamment mise à jour à l’aide de caméras de vision artificielle en temps réel qui suivaient les mouvements de leurs ailes. Les chercheurs ont utilisé des tâches de conditionnement dans lesquelles les mouches pouvaient soit s’éloigner d’une image associée à un stimulus thermique indésirable (un T vertical), soit s’orienter vers une autre image non associée à la chaleur (un T inversé). Deux types de conditionnement ont été testés: le conditionnement retardé et le conditionnement par trace. Dans le cas du conditionnement retardé, la stimulation visuelle empiétait temporellement sur le stimulus thermique, et se terminait en même temps. Dans le cas du conditionnement par trace, la chaleur était délivrée 5 à 20 secondes après l’affichage et le retrait du stimulus visuel. Dans l’intervalle, les mouches conservaient une trace du stimulus visuel dans leur cerveau. Le suivi de l’activité calcique en temps réel a permis à l’équipe d’enregistrer la formation et la durée des souvenirs vivants des mouches. Lorsqu’une distraction sous la forme d’un léger souffle d’air a été introduite, la mémoire visuelle s’est effacée plus rapidement dans le cerveau des mouches. «Ces travaux démontrent non seulement que les mouches sont capables de cette forme supérieure de conditionnement de traces, que l’apprentissage peut être distrait comme chez les mammifères et les humains, mais aussi que l’activité neuronale qui sous-tend ces processus d’attention et de mémoire de travail chez la mouche présente une similitude remarquable avec celle des mammifères», déclare l’auteur principal de l’étude, le Dr Dhruv Grover, également du KIBM. «Ce travail démontre que la drosophile peut servir de modèle puissant pour l’étude des fonctions cognitives supérieures. En d’autres termes, la mouche continue de nous surprendre par son intelligence.» Le projet HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) prendra fin en 2023. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site web du projet HBP SGA3
Mots‑clés
HBP SGA3, cerveau, mouche, drosophiles, mammifère, mémoire, conditionnement
