Tous les animaux ont besoin de réguler leur température corporelle et ne peuvent pas survivre longtemps si elle devient trop élevée ou trop basse. Les organismes à sang chaud comme les humains disposent de différentes manières pour y parvenir. Ils libèrent de la chaleur en transpirant ou en dilatant les vaisseaux sanguins de leur peau, tandis que frissonner ou brûler les graisses de leur tissu adipeux brun a l'effet inverse.
En revanche, les animaux à sang froid comme le poisson zèbre ne peuvent rien faire de tout cela et ont donc une stratégie différente. Ils recherchent des endroits à proximité qui sont à leur « température confortable », tout comme nous pourrions nous exposer au soleil lorsque nous avons froid ou chercher de l'ombre lorsqu'il fait trop chaud. « Nous avons eu l'idée que les organismes à sang froid utilisent des mécanismes cérébraux similaires à ceux des humains pour trouver les circumstances de température idéales pour eux et que celles-ci les aident à savoir où aller », explique le professeur Ilona Grunwald Kadow de l'Institut de physiologie II de l'Université. de Bonn et de l'hôpital universitaire de Bonn.
Des larves de poissons observées « en coach de réfléchir »
Le poisson zèbre est parfait pour tester cette idée motor vehicle ses larves sont transparentes. Cela permet aux scientifiques de regarder à l’intérieur de leur cerveau pendant qu’ils effectuent certaines tâches en laboratoire – et c’est exactement ce que ces chercheurs ont fait. « Les animaux ont été génétiquement modifiés pour que leurs cellules nerveuses produisent un colorant », explique Grunwald Kadow de l'hôpital universitaire de Bonn, qui est également membre du domaine de recherche transdisciplinaire « Vie et santé » de l'université de Bonn. « Cela provoquait l'allumage de leurs neurones lorsqu'ils étaient actifs, ce qui nous permettait de voir au microscope quelles zones de leur cerveau travaillaient à ce moment précis. »
Dans leurs expériences, les chercheurs ont entouré les animaux d’eau qu’ils ont rendue moreover chaude ou furthermore froide. « Ensuite, nous avons regardé comment ils réagiraient », explique Virginia Palieri. Pour son doctorat à TUM, elle a étudié le degré de similitude entre les mécanismes de régulation de la température corporelle utilisés par les animaux à sang froid et leurs homologues à sang chaud comme les humains. « Cela nous a montré que les poissons préfèrent une température de 25,3 degrés Celsius. Dès qu'il faisait quelques dixièmes de degré moreover frais ou additionally chaud, ils commençaient à rechercher un environnement additionally confortable. »
« Satnav » augmente les prospects de trouver rapidement des conditions de vie idéales
Deux events de leur cerveau sont activées dans ce processus, la zone préoptique de l'hypothalamus (POA) et l'habenula dorsale. Le POA semble être le principal responsable de la détection des écarts par rapport à la température idéale du poisson. « Lorsque nous avons désactivé le POA des animaux, ils ont arrêté de se lancer dans les recherches, même lorsque la température de leur eau était loin de ce qui les rendait confortables », explique Palieri. Il est intéressant de noter que les mammifères comme nous ont également un POA. « Et cette région du cerveau est également responsable de la régulation de la température, même chez ces organismes beaucoup furthermore développés », explique Grunwald Kadow. « Chez eux, cependant, il est principalement responsable d'steps automatiques telles que la transpiration ou les frissons – le comportement l'est moins. » Néanmoins, l’étude a révélé que le « thermostat » du cerveau est extrêmement ancien, c’est-à-dire qu’il s’est développé très tôt dans le processus évolutif.
L'habenula, quant à elle, agit clairement comme une sorte de « GPS », indiquant au poisson où il peut localiser une température confortable et le guidant directement vers cet endroit. « Grâce à leur système de navigation, les animaux peuvent s'orienter très efficacement et revenir rapidement à l'endroit où la température est la meilleure », ajoute le professeur Ruben Portugues de l'Institut de neurosciences de TUM et chercheur au sein du pôle d'excellence » SyNergy », qui a dirigé l'étude avec Ilona Grunwald Kadow.
La désactivation de la région de l'habenula prive le poisson de sa capacité à s'orienter et l'oblige à adopter une stratégie de recherche différente, similaire à celle des bactéries et autres organismes unicellulaires : il nage en ligne droite pendant un second, puis vérifie si la température a baissé. changé à son goût. Si tel est le cas, cela continue on dans la même way sinon, il choisit une way différente au hasard et nage à nouveau, répétant le processus jusqu'à ce qu'il trouve un endroit avec une température in addition appropriée.
Bien que nous sachions encore très peu de choses sur le fonctionnement actual du système de navigation du poisson zèbre, on pense qu'il implique des « cellules de boussole » spéciales. L'habenula pourrait potentiellement stocker son emplacement, lui permettant de reconstruire des séquences de mouvements. « Nous souhaitons maintenant examiner cette hypothèse de as well as près », précise le professeur Portugues. Ce qui est également intriguant, c'est que ce système de navigation n'est clairement pas utilisé uniquement pour rechercher des endroits à la bonne température. Cela aide également à relocaliser les zones présentant un bon niveau de sel, un bon pH ou des conditions ou ressources similaires dont les poissons ont besoin pour survivre.
Cela montre à quel issue le cerveau est efficace : une fois qu’il a trouvé une option à un problème donné, il n’est que trop heureux de l’utiliser pour d’autres tâches similaires. Et cela ne vaut pas seulement pour les espèces individuelles, puisque ces alternatives ont été conservées et améliorées au cours de l’évolution.
Establishments impliquées et financements assurés :
TUM, l'Université de Bonn, l'hôpital universitaire de Bonn et l'Université d'État de l'Ohio aux États-Unis ont participé à l'étude financée par la Fondation allemande pour la recherche (DFG), la Fondation Volkswagen et le Conseil européen de la recherche (ERC).
