L’hydre est un micro-organisme d’apparence lovecraftienne avec une bouche entourée de tentacules à une extrémité, un corps allongé et un pied à l’autre extrémité. Il n’a ni cerveau ni système nerveux centralisé. Malgré l’absence de l’une ou l’autre de ces choses, vous pouvez toujours ressentir de la faim et de la satiété. Comment ces créatures peuvent-elles savoir quand elles ont faim et se rendre compte qu’elles en ont assez ?
Même si elles manquent de cerveau, les hydres ont un système nerveux. Des chercheurs de l’Université de Kiel en Allemagne ont découvert qu’ils possèdent une population neuronale endodermique (dans le tube digestif) et ectodermique (dans la couche la plus externe de l’animal), qui les aident toutes deux à réagir aux stimuli alimentaires. Les neurones ectodermiques contrôlent les fonctions physiologiques telles que le déplacement vers la nourriture, tandis que les neurones endodermiques sont associés au comportement alimentaire tel que l’ouverture de la bouche, qui vomit également tout ce qui est indigeste.
Même un système nerveux aussi limité est capable de fonctions étonnamment complexes. Les hydres pourraient même nous donner un aperçu de l’évolution de l’appétit et des premières étapes de l’évolution du système nerveux central.
Non merci, je suis rassasié
Avant de découvrir comment le système nerveux de l’hydre contrôle la faim, les chercheurs se sont concentrés sur ce qui provoque la plus forte sensation de satiété chez les animaux. Ils ont été nourris avec des crevettes de saumure Artémia saline, qui fait partie de leurs proies habituelles et est exposé au glutathion, un antioxydant. Des études antérieures ont suggéré que le glutathion déclenche un comportement alimentaire chez les hydres, les obligeant à replier leurs tentacules vers leur bouche comme s’ils avalaient une proie.
Hydra nourrie avec autant Artémia car ils pouvaient manger, ils ont ensuite reçu du glutathion, tandis que l’autre groupe n’a reçu que du glutathion et aucune nourriture réelle. La faim était mesurée par la rapidité et la fréquence à laquelle ils ouvraient la bouche.
Il s’est avéré que le premier groupe, qui s’était déjà gavé de crevettes, n’a montré pratiquement aucune réponse au glutathion huit heures après avoir été nourri. Leurs bouches s’ouvraient à peine – et lentement si c’était le cas – parce qu’ils n’avaient pas assez faim pour que même un déclencheur d’alimentation comme le glutathion leur fasse sentir qu’ils avaient besoin de quelques secondes.
Ce n’est que 14 heures après le repas que l’hydre qui avait mangé des crevettes a ouvert la bouche suffisamment grande et assez rapidement pour indiquer qu’elle avait faim. Cependant, ceux qui n’étaient pas nourris et exposés uniquement au glutathion ont commencé à montrer des signes de faim seulement quatre heures après l’exposition. L’ouverture de la bouche n’était pas le seul comportement provoqué par la faim puisque les animaux affamés faisaient également des sauts périlleux dans l’eau et se dirigeaient vers la lumière, comportements associés à la recherche de nourriture. Les animaux repus arrêtaient de faire des sauts périlleux et s’accrochaient aux parois du réservoir dans lequel ils se trouvaient jusqu’à ce qu’ils aient à nouveau faim.
La nourriture sur le « cerveau »
Après avoir observé les changements comportementaux de l’hydre, l’équipe de recherche s’est penchée sur l’activité neuronale derrière ces comportements. Ils se sont concentrés sur deux populations neuronales, la population ectodermique connue sous le nom de N3 et la population endodermique connue sous le nom de N4, toutes deux connues pour être impliquées dans la faim et la satiété. Bien que l’on sache que ces éléments influencent les réponses alimentaires des hydres, on ne savait pas exactement comment ils étaient impliqués jusqu’à présent.
Les hydres ont des neurones N3 sur tout le corps, en particulier dans le pied. Les signaux émis par ces neurones indiquent à l’animal qu’il a suffisamment mangé et qu’il ressent la satiété. La fréquence de ces signaux diminuait à mesure que les animaux devenaient plus affamés et affichaient davantage de comportements associés à la faim. La fréquence des signaux N3 n’a pas changé chez les animaux qui ont été uniquement exposés au glutathion et non nourris, et ces hydres se sont comportées comme des animaux restés sans nourriture pendant une période prolongée. Ce n’est que lorsqu’on leur a donné de la vraie nourriture que la fréquence du signal N3 a augmenté.
« La population neuronale ectodermique N3 ne répond pas seulement à la satiété en augmentant l’activité neuronale, mais contrôle également les comportements qui ont changé en raison de l’alimentation », ont déclaré les chercheurs dans leur étude récemment publiée dans Cell Reports.
Bien que les neurones N4 ne communiquent qu’indirectement avec la population N3 en présence de nourriture, ils influencent le comportement alimentaire en régulant la largeur d’ouverture de la bouche des hydres et la durée pendant laquelle elles la maintiennent ouverte. Une fréquence plus faible des signaux N4 a été observée chez les hydres affamées ou uniquement exposées au glutathion. Une fréquence plus élevée des signaux N4 était associée au fait que les animaux gardaient la bouche fermée.
Alors, que peut nous dire l’activité neuronale d’une minuscule créature sans cervelle sur l’évolution de notre propre cerveau complexe ?
Les chercheurs pensent que le système nerveux simple de l’hydre pourrait être parallèle aux systèmes nerveux central et entérique (dans l’intestin) beaucoup plus complexes dont nous disposons. Même si N3 et N4 fonctionnent indépendamment, il existe néanmoins une certaine interaction entre eux. L’équipe suggère également que la manière dont N4 régule le comportement alimentaire de l’hydre est similaire à la manière dont le tube digestif des mammifères est régulé.
« Une architecture similaire de circuits neuronaux contrôlant l’appétit/la satiété peut également être trouvée chez la souris, où les neurones entériques, ainsi que le système nerveux central, contrôlent l’ouverture de la bouche », ont-ils déclaré dans la même étude.
Peut-être que, d’une certaine manière, nous pensons vraiment avec notre instinct.
Rapports cellulaires, 2024. DOI : 10.1016/j.celrep.2024.114210