La méduse sans cervelle montre la capacité d’apprendre

Dans les eaux ensoleillées des forêts de mangroves des Caraïbes, de minuscules méduses se balancent à l’ombre. Les méduses-boîtes se distinguent des vraies méduses en partie par leur système visuel complexe : les prédateurs de la taille d’un raisin ont 24 yeux. Mais comme les autres méduses, elles sont insensées et contrôlent leur corps en forme de cube grâce à un réseau distribué de neurones.

Il s’avère que ce réseau est plus complexe qu’on pourrait le croire. Vendredi, des chercheurs ont publié un rapport Dans la revue Current Biology Ce qui indique que la méduse boîte du type Tripedalia Cystophora a la capacité d’apprendre. Étant donné que les méduses-boîtes se sont éloignées de notre partie du règne animal il y a longtemps, comprendre leurs capacités cognitives pourrait aider les scientifiques à suivre l’évolution de l’apprentissage.

La partie difficile de l’étude de l’apprentissage dans une boîte de gelée était de trouver un comportement quotidien que les scientifiques pourraient entraîner les créatures à exécuter en laboratoire.

Anders Jarm, biologiste à l’Université de Copenhague et auteur du nouvel article, a déclaré que son équipe avait décidé de se concentrer sur la rotation rapide que font les pots de gelée lorsqu’ils sont sur le point de heurter la racine de la mangrove. Ces racines s’élèvent dans l’eau comme des tours noires, tandis que l’eau qui les entoure n’est rien en comparaison. Mais l’écart entre les deux peut changer de jour en jour, car le limon bloque l’eau et rend difficile la détermination de la distance entre les racines. Comment les packs de gel peuvent-ils nous avertir lorsque nous nous rapprochons trop près ?

« L’hypothèse était qu’ils devaient apprendre cela », a déclaré le Dr Jarm. « Lorsqu’ils retournent dans ces habitats, ils doivent apprendre : « Quelle est la qualité de l’eau aujourd’hui ? Comment la variabilité évolue-t-elle aujourd’hui ?

En laboratoire, les chercheurs ont produit des images de lignes sombres et claires alternées, représentant les racines des mangroves et l’eau, et les ont utilisées pour tapisser l’intérieur de seaux d’environ six pouces de large. Lorsque les lignes étaient en noir et blanc, représentant une clarté optimale de l’eau, le pack de gel ne s’approchait jamais des parois du seau. Cependant, avec moins de contraste entre les lignes, les packs de gel ont immédiatement commencé à les heurter. C’était l’occasion pour les scientifiques de voir s’ils allaient apprendre.

Après quelques collisions, les boîtes de gelée ont changé de comportement. Moins de huit minutes après avoir atteint le seau, ils nageaient à 50 pour cent du motif sur les murs, et le nombre de fois où ils effectuaient la manœuvre de retournement avait presque quadruplé. Ils semblent associer les lignes devant eux à la sensation de collision.

Pour aller plus loin, les chercheurs ont retiré les neurones visuels des méduses-boîtes et les ont étudiés dans un plat. Les cellules ont vu des images de rayures alors qu’elles recevaient une petite impulsion électrique représentant la collision. En cinq minutes environ, les cellules ont commencé à envoyer le signal qui ferait tourner la méduse-boîte entière.

« C’est incroyable de voir à quelle vitesse ils apprennent », a déclaré Jan Bielecki, chercheur postdoctoral à l’Institut de physiologie de l’Université de Kiel en Allemagne, qui est également l’auteur de l’étude.

Les chercheurs qui n’ont pas participé à l’étude ont décrit les résultats comme une avancée importante dans la compréhension des origines de l’apprentissage. « C’est seulement la troisième fois que l’apprentissage associatif est démontré de manière convaincante chez les cnidaires », un groupe qui comprend des anémones de mer, des hydres et des méduses, a déclaré Ken Cheng, professeur à l’Université Macquarie de Sydney, en Australie, qui étudie les animaux. « C’est l’affichage le plus étonnant, plein de données physiologiques. »

Les résultats suggèrent également que les méduses-boîtes possèdent un certain niveau de mémoire à court terme, car elles peuvent modifier leur comportement en fonction d’expériences antérieures, a déclaré Michael Abrams, chercheur postdoctoral à l’Université de Californie à Berkeley, qui étudie les neurosciences du sommeil des méduses. Il se demande combien de temps la boîte à gelée se souvient de ce qu’ils ont appris. S’ils sont sortis du réservoir pendant une heure puis y sont remis, doivent-ils réapprendre quoi faire ?

Dans le cadre de travaux futurs, les chercheurs espèrent identifier les cellules spécifiques qui contrôlent la capacité de la méduse-boîte à apprendre de l’expérience. Le Dr Jarm et ses collègues sont curieux de connaître les changements moléculaires qui se produisent dans ces cellules lorsque les animaux intègrent de nouvelles informations dans leur comportement.

Ils se demandent également si la capacité d’apprendre est universelle parmi les neurones, qu’ils fassent ou non partie du cerveau. Ceci peut expliquer leur étrange persistance dans l’arbre de vie.

« Il y a des systèmes organiques qui vont et viennent tout le temps », a déclaré le Dr Jarm. « Mais les systèmes nerveux – une fois là-bas, ils disparaissent rarement. »

Peut-être que la capacité d’apprendre est l’une des raisons pour lesquelles ils restent ici.