Ils n’ont ni cerveau ni moelle épinière. Ils flottent d’une manière qui semble souvent sans but. Bien que les méduses soient dépourvues de système nerveux central, ces créatures gélatineuses montrent une fois de plus qu’elles pensent peut-être plus que nous ne le pensons.
Les méduses, ou méduses, appartiennent au groupe des Cnidaires, dont on sait déjà que les membres sont capables d’apprentissage associatif. C’est ainsi qu’ils peuvent rester conscients de leur environnement (et d’éventuels prédateurs). Aujourd’hui, une équipe internationale de scientifiques a découvert que les cnidaires sont capables d’un type d’apprentissage associatif légèrement plus avancé appelé conditionnement opérant, qui consiste à se souvenir des effets positifs ou négatifs d’une action antérieure. Malgré leur manque de cerveau, les gelées de boîte des Caraïbes (Tripedalia cystophora) peuvent encore apprendre de leurs erreurs pour éviter une issue potentiellement désastreuse.
Limiter les dégâts
T. cystophora ont à peu près la taille d’un ongle humain et, bien qu’ils soient beaucoup moins complexes que les vertébrés comme les humains, ils possèdent néanmoins un système visuel plutôt sophistiqué pour une méduse. Les gelées ont 24 yeux autour de leur corps et elles en ont besoin. Ils vivent dans les mangroves où il est presque inévitable de s’écraser sur de longues racines dans des eaux troubles, et une gelée pourrait causer de graves dommages à son corps délicat lors de ces rencontres. Sa vision l’aide à naviguer parmi les racines et peut être particulièrement utile pour chasser autour de ces enchevêtrements noueux.
Cela a inspiré Jan Bielecki de l’Université de Kiel en Allemagne et son équipe de recherche à simuler cet environnement dans un laboratoire pour voir comment les méduses le géreraient. Plus précisément, ils voulaient déterminer si les gelées pouvaient apprendre de leurs erreurs.
« Plusieurs mécanismes peuvent façonner la plasticité comportementale, mais l’influence de l’expérience antérieure (formation de la mémoire et apprentissage) est sans aucun doute parmi les plus importantes », ont déclaré Bielecki et ses collègues dans une étude récemment publiée dans Current Biology.
Pour tester le comportement d’évitement d’obstacles (OAB) des gelées, les chercheurs ont recouvert les parois d’un réservoir rond de rayures qui ressembleraient aux racines de l’habitat naturel des créatures, avec des rayures blanches imitant les racines voisines et des rayures grises apparaissant. comme s’ils étaient plus loin. Du point de vue d’une méduse, les rayures grises ressembleraient à quelque chose dont elle n’aurait pas à s’inquiéter immédiatement, même si elles étaient situées à la même distance que les blanches.
Les gelées ont eu un début difficile, entrant fréquemment en collision avec le mur aux endroits des rayures grises. Les choses ont radicalement changé en seulement sept minutes et demie. À ce stade, les gelées sont restées 50 pour cent plus éloignées des rayures grises qu’elles ne l’étaient à l’origine. Les gelées ont tendance à se déplacer dans l’eau à des vitesses plus élevées lorsqu’elles sont confrontées à des obstacles visibles, et elles nagent plus vite lorsqu’elles voient des rayures grises. Cela suggérait un conditionnement opérant.
Ecoute, maman, pas de cerveau
Puisqu’un véritable cerveau n’aidait pas les méduses à comprendre leur environnement, quelque chose d’autre devait les guider. L’équipe de recherche a donc disséqué les méduses et étudié leur système nerveux pour voir ce que c’était.
Bien qu’elles soient dépourvues de cerveau, les méduses possèdent des structures appelées rhopalia. Six yeux sont reliés à chacun de ces centres sensoriels visuels, qui donnent à la gelée une idée du rythme de son mouvement.
Bien que les rhopalies isolées ne puissent pas bouger, les scientifiques ont placé des barres grises devant chaque rhopalium et ont déplacé les barres comme si les nerfs étaient toujours attachés à la méduse en mouvement et se dirigeaient vers un obstacle. De faibles secousses électriques ont été envoyées à travers le rhopalium pour stimuler une véritable collision dans l’expérience ex vivo. Rhopalia a rapidement commencé à lancer ses propres signaux d’alarme. Les scientifiques ont vu cette réaction comme une preuve supplémentaire que l’animal avait appris de ses chutes dans l’aquarium : ces signaux auraient dit à la méduse de s’écarter si le reste de son corps était attaché.
Le conditionnement opérant est un comportement attendu chez les bilatériens tels que les arthropodes, les mollusques et les vertébrés. C’est la première fois qu’il est observé chez des animaux non bilatériens. Cependant, même si les cnidaires ont un système nerveux radicalement différent, les groupes Cnidaria et Bilataria sont en réalité frères et sœurs. Cela pourrait offrir de nouvelles informations sur l’évolution de systèmes nerveux plus complexes comme le nôtre.
« [The relationship between these two groups] suggère la possibilité intrigante que les processus neuronaux avancés, comme le conditionnement opérant, soient une propriété fondamentale de tous les systèmes nerveux », ont déclaré les chercheurs dans la même étude.
Des recherches plus approfondies pourraient révéler davantage de complexités au sein du système nerveux, d’une simplicité trompeuse, des méduses et d’autres cnidaires. Les humains sont peut-être fiers de leur cerveau énorme et complexe, mais les gelées comme T. cystophora pourrait nous aider à comprendre comment a commencé l’évolution de notre cerveau.
Biologie actuelle, 2023. DOI : 10.1016/j.cub.2023.08.056