Forêts de mangroves : une méduse sans cervelle impressionne les scientifiques par sa capacité à apprendre

Dans les eaux tachetées et ensoleillées des Caraïbes forêts de mangroves, de minuscules méduses-boîtes entrent et sortent de l’ombre. Elles se distinguent des vraies méduses en partie par un système visuel complexe : les prédateurs de la taille d’un raisin ont 24 yeux. Mais comme les autres méduses, elles sont dépourvues de cervelle et contrôlent leur corps grâce à un réseau distribué de neurones.
Il s’avère que ce réseau est plus sophistiqué que vous ne le pensez. Vendredi, des chercheurs ont publié un rapport dans Biologie actuelle indiquant que les espèces de méduses-boîtes Tripedalia cystophora ont le capacité apprendre. Comprendre leurs capacités cognitives pourrait aider les scientifiques à retracer l’évolution de l’apprentissage.
La partie délicate de l’étude de l’apprentissage dans les gelées en boîte était de trouver un comportement quotidien que les scientifiques pourraient entraîner les créatures à exécuter en laboratoire. Anders Garm, biologiste à l’Université de Copenhague et auteur du nouvel article, a déclaré que son équipe avait décidé de se concentrer sur la volte-face rapide que les gelées en boîte exécutent lorsqu’elles sont sur le point de heurter une racine de mangrove. Ces racines s’élèvent dans l’eau comme des tours noires, tandis que l’eau qui les entoure paraît pâle en comparaison. Mais le contraste entre les deux peut changer à mesure que le limon obscurcit l’eau et rend plus difficile la détermination de la distance entre une racine. Comment les gelées en boîte détectent-elles quand elles se rapprochent trop ? “L’hypothèse était qu’ils devaient apprendre cela”, a déclaré Garm. “Quand ils reviennent dans ces habitats, ils doivent apprendre : quelle est la qualité de l’eau aujourd’hui ?”
En laboratoire, les chercheurs ont produit des images de bandes sombres et claires alternées, représentant les racines de la mangrove et l’eau, et les ont utilisées pour tapisser l’intérieur de seaux d’environ six pouces de large. Lorsque les rayures étaient d’un noir et blanc éclatant, représentant une clarté d’eau optimale, les gelées en boîte ne s’approchaient jamais des parois du seau. Cependant, avec moins de contraste entre les rayures, les gelées de boîte ont immédiatement commencé à s’y heurter. C’était l’occasion pour les scientifiques de voir s’ils allaient apprendre.
Après quelques collisions, les gelées-boîtes ont changé de comportement. Moins de huit minutes après être arrivés dans le seau, ils nageaient 50 % plus loin du motif sur les parois, et ils avaient presque quadruplé le nombre de fois qu’ils effectuaient leur manœuvre de volte-face. Ils semblaient avoir fait un lien entre les rayures devant eux et la sensation de collision.
Pour aller plus loin, les chercheurs ont prélevé des neurones visuels sur la méduse-boîte et les ont étudiés dans une assiette. Les cellules ont vu des images rayées tout en recevant une petite impulsion électrique pour représenter une collision. En cinq minutes environ, les cellules ont commencé à envoyer le signal qui ferait se retourner une 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, également auteur de l’article.
Les chercheurs qui n’ont pas participé à l’étude ont qualifié ces résultats de progrès significatif 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.
Dans le cadre de travaux futurs, les chercheurs espèrent identifier quelles cellules spécifiques contrôlent la capacité de la méduse-boîte à apprendre de l’expérience. Garm et ses collègues sont curieux de connaître les changements moléculaires qui se produisent dans ces cellules à mesure que les animaux intègrent de nouvelles informations dans leur comportement. Ils se demandent si la capacité d’apprendre est universelle parmi les cellules nerveuses, qu’elles fassent ou non partie du cerveau. Cela pourrait expliquer leur persistance particulière dans l’arbre de vie.