Les vers ont aussi une ambivalence adolescente

Les vers ont aussi une ambivalence adolescente

Les scientifiques de Salk découvrent que les changements neurologiques marquent la transition d'un adolescent ambivalent à un adulte capable chez l'ascaris

LA JOLLA—Quiconque a permis à un enfant de "l'aider" dans un projet apprend rapidement que les enfants, aussi intelligents ou désireux soient-ils, sont moins compétents que les adultes. Les adolescents sont plus capables, mais, comme tous les parents le savent, les adolescents peuvent être erratiques et peu fiables. Et ce n'est pas seulement chez les humains; des différences évidentes de comportement et de capacité entre les juvéniles et les adultes sont observées à travers le règne animal.

Maintenant, les scientifiques de l'Institut Salk qui étudient les vers ronds suggèrent que, chez les vers et les humains, les cerveaux des adolescents deviennent des cerveaux adultes stables en modifiant les cellules cérébrales qu'ils utilisent pour générer un comportement. Les cerveaux de vers adolescents conduisent à un comportement insipide qui leur permet de rester flexibles dans un monde incertain, tandis que les cerveaux de vers adultes conduisent à un comportement efficace. La découverte donne un aperçu des facteurs sous-jacents de développement neurologique cela pourrait aider à mieux comprendre le cerveau humain et la maladie.

"Nos recherches montrent que, bien qu'ils aient exactement les mêmes gènes et neurones que les adultes, les vers ronds adolescents ont des préférences et des capacités complètement différentes en matière de recherche de nourriture", déclare Sreekanth Chalasani, professeur agrégé au laboratoire de neurobiologie moléculaire de Salk et auteur principal de l'article publié dans eNeuro en janvier 2017. "C'est à l'âge adulte que l'on voit enfin les vers devenir plus efficaces et compétents pour trouver de la nourriture."

Le microscopique Caenorhabditis elegans ver peut sembler être une étrange source d'informations sur le développement du cerveau humain. Avec seulement 302 neurones pour près de 100 milliards chez l'homme, C. elegans est un organisme beaucoup plus simple, mais ses circuits neurologiques de base présentent de nombreuses similitudes avec les nôtres. Et, puisque les scientifiques ont déjà cartographié anatomiquement et fonctionnellement les neurones des ascaris adultes, ils peuvent facilement effectuer des expériences et tracer des circuits neuronaux dans C. elegans tâches qui ne sont pas possibles chez l'homme, fournissant des informations précieuses sur les deux espèces.

Par exemple, les vers et les humains réagissent à l'odeur du diacétyle chimique, connu des humains sous le nom d'"odeur de pop-corn au beurre", qui est présent dans un certain nombre d'aliments, y compris ceux du C. elegans régime. En fait, les vers ont une paire de neurones appelés AWA dédiés à la détection. Pour observer la variation de comportement entre les vers adultes et adolescents, l'équipe de Salk a placé les animaux au centre d'un plat avec une goutte de diacétyle d'un côté et une odeur neutre de l'autre. Puis, dans une série d'essais sur plusieurs jours, ils ont caractérisé les chemins empruntés par les vers.

Ce que les scientifiques ont vu les a surpris : les vers adolescents serpentaient et prenaient leur temps pour atteindre le diacétyle, s'ils y arrivaient ; les vers adultes se sont dirigés vers lui.

"C'est comme si les jeunes vers étaient des adolescents angoissés", explique Laura Hale, chercheuse collaborative à Salk et première auteure de l'article. "Regarder leur comportement, c'est comme s'ils disaient:" Ouais, je sais que je suis censé aller là-bas, mais je n'en ai pas envie. ""

Lorsque les scientifiques ont testé d'autres odeurs connues pour être attrayantes pour les adultes, les préférences des adolescents variaient considérablement. Mais ils ont réagi avec la même rapidité que les adultes à s'éloigner d'une odeur répulsive, ce qui montre que les sens des adolescents ne sont pas altérés, ils sont juste différents de ceux des adultes.

Pour comprendre ce qui pourrait se passer sur le plan neurologique, l'équipe a utilisé des techniques moléculaires pour rendre les neurones fluorescents lorsqu'ils sont activés par des odeurs spécifiques. Alors que les vers adultes et adolescents étaient délicatement maintenus dans des pièges construits sur mesure sous des microscopes, des odeurs flottaient sur leur nez pour voir quels neurones olfactifs étaient activés. Pour les adolescents, la paire de neurones AWA s'est déclenchée uniquement en réponse à des concentrations élevées de diacétyle. Mais chez les adultes, AWA s'est déclenché en présence de concentrations plus subtiles de diacétyle. Plus surprenant, trois autres neurones appariés appelés AWB, ASK et AWC se sont également déclenchés chez les adultes, indiquant une réponse plus complexe au stimulus. Lorsque l'équipe a bloqué les trois paires de neurones secondaires et a recommencé l'expérience, les adultes ont commencé à se comporter comme des adolescents envers le diacétyle, ce qui suggère que le comportement des adultes résulte de combinaisons d'entrées neuronales.

L'équipe de Salk pense que les larges préférences des adolescents leur offrent une flexibilité évolutive dans un monde incertain. S'ils ont déjà une forte préférence pour le diacétyle, mais que les sources de cet aliment manquent dans leur environnement, ils mourront de faim, alors que s'ils s'intéressent à de nombreux aliments différents, ils peuvent ajuster leurs goûts à ce qui est disponible. Les adultes, ayant appris quels aliments sont disponibles, peuvent se permettre d'être plus sélectifs et sont plus efficaces pour rechercher des aliments particuliers.

« Ces résultats confortent l'idée que l'évolution fonctionne en fabriquant une plastique juvénile pour apprendre beaucoup de choses ; puis faire en sorte qu'un adulte soit prêt à tirer parti de cet apprentissage », explique Chalasani. "Au lieu d'être simplement rebelles, les adolescents - humains et vers - peuvent simplement rester flexibles pour s'adapter à un monde imprévisible."

Les autres auteurs de l'article comprenaient Eudoria S. Lee du Salk Institute, et Alexandros K. Pantazis et Nikos Chronis du Université du Michigan.

Les travaux ont été financés par le Fondation Whitehall, un Fondation de la Marche des dix sous et de la National Institutes of Health.