Des expériences étranges montrent que les vers plats peuvent conserver des comportements enrégistrés même après avoir été décapités.
On sait depuis longtemps que de nombreuses espèces de vers ont la capacité remarquable de repousser le corps et même des organes spécifiques lorsqu’ils ont été coupés. Mais de nouvelles recherches menées par deux scientifiques de l’Université Tufts ont révélé que les planaires – de petites créatures, souvent appelées vers plats, qui peuvent vivre dans l’eau ou sur terre – sont capables de régénérer quelque chose d’encore plus étonnant.
Les chercheurs, Tal Shomrat et Michael Levin, ont entraîné des vers plats à traverser une surface rugueuse pour accéder à la nourriture, puis ont retiré leur tête. Deux semaines plus tard, après que les têtes aient repoussé, les vers ont en quelque sorte retrouvé leur tendance à naviguer sur un terrain accidenté, comme les chercheurs l’ont récemment documenté dans le Journal of Experimental Biology.
Après deux semaines, la tête des vers a repoussé, ainsi que l’entraînement qu’ils avaient reçu avant la décapitation. Image via Journal of Experimental Biology/Shormat et Levin
L’intérêt pour les souvenirs de vers plats remonte aux années 1950, lorsqu’une série d’expériences étranges menées par le biologiste du Michigan James McConnell a indiqué que les vers pouvaient acquérir la capacité de naviguer dans un labyrinthe en étant nourris des restes d’autres vers plats qui avaient été entraînés à courir dans le même labyrinthe. McConnell a émis l’hypothèse qu’un type de matériel génétique appelé « ARN mémoire » était responsable de ce phénomène et pouvait être transféré entre les organismes.
Des recherches ultérieures sur l’ARN de la mémoire planaire ont exploité le fait que les vers pouvaient facilement régénérer les têtes après la décapitation. Dans certaines études, les têtes des vers ont été coupées puis régénérées pendant qu’ils nageaient dans des solutions d’ARN; dans d’autres, comme le souligne le blog Field of Science, les vers qui avaient déjà été entraînés à naviguer dans un labyrinthe ont été testés après avoir été décapités et leur tête a repoussé.
Malheureusement, les conclusions de McConnell ont été largement discréditées – les critiques ont souligné des méthodes de recherche bâclées, et certains ont même accusé les planaires de n’avoir aucune capacité de mémoire à long terme – et la recherche dans ce domaine était en sommeil. Récemment, cependant, Shomrat et Levin ont développé des systèmes automatisés pour entraîner et tester les vers, ce qui permettrait des mesures standardisées et rigoureuses de la façon dont les organismes ont acquis et conservé des souvenirs au fil du temps. Et bien que l’ARN de la mémoire soit toujours considéré comme un mythe, leurs recherches récentes ont confirmé que les souvenirs de ces vers fonctionnent de manière étonnamment bizarre.
Le système automatisé des chercheurs a éliminé les biais inhérents aux observateurs humains en suivant le mouvement des vers à travers la plaque par des caméras et en codant leurs emplacements par ordinateur. Image via Journal of Experimental Biology/Shormat et Levin.
Le système informatisé des chercheurs a traité les vers, de l’espèce Dugesia japonica, en deux groupes de 72 chacun. Un groupe a été conditionné à vivre dans une boîte de Pétri à fond rugueux, l’autre dans une boîte à fond lisse, pendant dix jours. Les deux plats étaient remplis de nourriture abondante pour les vers (petits morceaux de foie de bœuf), de sorte que chaque groupe a été conditionné à apprendre que leur surface particulière signifiait que « la nourriture est à proximité ».
Ensuite, chaque groupe a été placé séparément dans une boîte de Pétri à fond rugueux avec de la nourriture située dans un seul quadrant, avec une LED bleu vif. Les vers plats évitent généralement la lumière, donc passer du temps dans ce quadrant signifiait que leur attente de nourriture à proximité l’emportait sur leur aversion pour la lumière.
En raison de leur conditionnement, les vers qui avaient vécu dans des récipients rugueux étaient beaucoup plus rapides à affluer vers le quadrant éclairé. Les chercheurs ont demandé aux caméras vidéo du système automatisé de suivre le temps qu’il a fallu aux vers pour passer trois minutes consécutives sous les lumières, et ceux élevés dans la vaisselle rugueuse ont pris en moyenne six minutes pour passer ce nombre, contre environ sept minutes et demie pour l’autre groupe. Cette différence a montré que le premier groupe avait été conditionné à associer des surfaces rugueuses à la nourriture et avait exploré ces surfaces plus facilement.
Par la suite, tous les vers ont été complètement décapités (chaque morceau de cerveau a été enlevé) et laissés seuls pour repousser leur tête au cours des deux semaines suivantes. Lorsqu’ils ont été remis dans la chambre avec la surface rugueuse, le groupe qui avait déjà vécu dans les plats rugueux – c’est-à-dire que leurs têtes précédentes avaient vécu dans les plats rugueux – étaient toujours prêts à s’aventurer dans le quadrant éclairé du plat rugueux et à y passer une longue période de temps plus d’une minute plus vite que l’autre groupe.
Aussi incroyable que cela puisse paraître, certains souvenirs persistants du conditionnement de la surface rugueuse semblent avoir vécu dans le corps de ces vers, même après que leurs têtes aient été coupées. L’explication biologique de cela n’est pas claire, comme le note le blog The Verge. Des recherches antérieures ont confirmé que le comportement des vers est contrôlé par leur cerveau, mais il est possible que certains de leurs souvenirs aient été stockés dans leur corps, ou que l’entraînement donné à leurs têtes initiales ait modifié d’une manière ou d’une autre d’autres parties de leur système nerveux, ce qui a ensuite modifié la croissance de leur nouveau cerveau.
Il y a aussi une autre sorte d’explication. Les chercheurs spéculent que l’épigénétique – des modifications de la structure de l’ADN d’un organisme qui modifient l’expression des gènes – pourrait jouer un rôle, peut-être en codant la mémoire (« étages rugueux = nourriture ») de manière permanente dans l’ADN des vers.
Dans ce cas, cette étrange expérience fournirait encore un autre résultat surprenant. Il n’existe peut-être pas d’ARN mémoire en soi, mais en spéculant sur le rôle du matériel génétique dans la rétention de la mémoire de ces vers, McConnell était peut-être sur la bonne… Incroyable tout de même non ?
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