Les pinsons zébrés nous apprennent à apprendre
Par Christina Phillis.
Le diamant mandarin est peut-être la quintessence de l'adage selon lequel on ne peut pas apprendre de nouveaux tours à un vieux chien. Certains pinsons zébrés ne conservent pas la capacité d'apprendre de nouveaux chants en vieillissant, mais les raisons ne sont pas celles auxquelles on pourrait s'attendre. Étonnamment, les pinsons ne perdent cette capacité que s'ils ont reçu un enseignement dans leur jeunesse. Les pinsons à qui l'on n'a pas appris de chansons spécifiques sont toujours capables d'apprendre. Cette particularité a fait l'objet d'une étude récente, qui a découvert que l'expérience peut entraîner des changements dans la structure de l'ADN génomique, ce qui affecte par conséquent la capacité d'apprentissage.
Qu'y a-t-il dans un chant ?
Le diamant mandarin est communément trouvé en Australie, et seuls les mâles peuvent apprendre et mémoriser des chansons. Ils apprennent un seul chant auprès d'un adulte pendant la période critique de 30 à 65 jours après l'éclosion. Ce chant constitue la base d'un nouveau chant unique qu'ils créent et utilisent pour le reste de leur vie. Une fois que les pinsons zébrés ont dépassé cette période critique, les jeunes pinsons tutorés perdent leur capacité à apprendre de nouveaux chants, tandis que les pinsons non tutorés, curieusement, conservent leurs capacités d'apprentissage.
Pour vérifier leur hypothèse, une équipe dirigée par Sarah London, professeur adjoint au département de psychologie de l'Université de Chicago, a isolé un ensemble de pinsons juvéniles mâles pendant leurs périodes critiques. Un second ensemble d'oiseaux a reçu un tutorat pendant la même période.
Les chercheurs ont constaté des changements épigénétiques différents dans le cerveau des pinsons tutorés par rapport aux pinsons isolés, ce qui a entraîné des modifications des propriétés structurelles de leur ADN génomique. Cela indique un lien entre le processus épigénétique qui permet à l'expérience de déclencher l'expression des gènes, et l'expression des gènes qui est requise pour la mémorisation des chants tutorés.
Les résultats ont montré que les facteurs de régulation connus pour avoir un rôle dans l'apprentissage et la mémoire sont surreprésentés dans les gènes des oiseaux isolés.
Techniquement parlant
Derrière tous ces processus complexes se cache la présence confirmée d'un signal neuronal spécifique dans le cerveau des pinsons zébrés juvéniles : la cible mécaniste de la rapamycine ou cascade mTOR. Lorsque les oiseaux entendent un chant, la cascade mTOR est activée.
D'autres études de laboratoire nous ont montré que l'inhibition de mTOR perturbait les événements d'apprentissage, et nous avions des preuves que son activation le faisait également, mais nous ne disposions pas d'une bonne comparaison. Nous voulions tester directement l'activation et l'inhibition côte à côte dans la même expérience", a déclaré London.
L'équipe a analysé le chant des tuteurs adultes et de leurs élèves juvéniles à l'aide d'un logiciel conçu pour la comparaison vocale. Lorsque les chercheurs ont renforcé ou inhibé l'activation de mTOR, les deux actions ont provoqué une diminution de la capacité de l'oiseau à imiter le chant de l'adulte. Lorsque l'activation de mTOR était modifiée, les oiseaux juvéniles conservaient la capacité d'apprendre des chansons mais ne pouvaient pas reproduire des structures entières de chant.
Implications futures
Les résultats de cette étude peuvent nous aider à mieux comprendre les expériences vécues au début de la vie et leurs effets sur le comportement et les fonctions du cerveau. mTOR régule la synthèse des protéines, un facteur important dans la formation de la mémoire à long terme, et les perturbations liées à mTOR sont associées à l'autisme et à d'autres troubles de la mémoire.
Au cours des 5 à 10 dernières années, il semble y avoir une convergence sur la cascade mTOR comme processus commun perturbé dans les troubles du spectre autistique. Nous n'étudions pas l'autisme en tant que tel, mais ce qui a attiré notre attention, c'est que les pinsons zébrés modèlent un type de situation similaire, où il y a un événement développemental qui nécessite des interactions sociales, et un comportement de communication qui est difficile à étudier chez les rongeurs qui n'apprennent généralement pas les vocalisations", a déclaré London.
Une autre application potentielle consiste à utiliser l'inhibition de l'apprentissage pour empêcher les patients de former des souvenirs à long terme d'un traumatisme. Les chercheurs espèrent également que les capacités des enfants défavorisés pourraient être renforcées si nous avions une meilleure compréhension de la façon dont les jeunes enfants apprennent.
De l'avancement des capacités des enfants à la démystification de troubles neurologiques complexes, les résultats de cette étude ouvrent un large éventail de possibilités et prouvent une fois de plus que nous ne cessons jamais d'apprendre.
Christina Phillis est rédactrice de contenu chez Thermo Fisher Scientific.
