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Un graphique en accéléré montrant le comportement de recherche de nourriture particulier associé à C. elegans en fonction d’un type généré par ordinateur de la façon dont quatre cellules physiques dictent la recherche particulière de nourriture. Pointage de crédit : Université de Leeds
Des neuroscientifiques ont développé une conception informatique pour expliquer comment un ver nématode recherche des repas, révélant qu’une cellule cérébrale peut à la fois détecter l’environnement et contrôler la technique de recherche de nourriture d’un animal entier.
L’étude, concernant une équipe associée à des scientifiques de l’université ou du collège de Leeds ainsi que du centre universitaire de santé Erasmus à Rotterdam, a impliqué les minuscules espèces de nématodes, Caenorhabditis elegans .
Dans un article publié ces jours-ci dans la revue Communications Le domaine de la biologie , les scientifiques montrent que les cellules physiques de cet animal de compagnie ne captent pas seulement des indicateurs de l’environnement, elles traitent également ces informations pour orienter la prise de décision qui dictera le mouvement de l’animal.
Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient généralement que les informations transmises par les cellules sensorielles étaient envoyées à d’autres circuits dans l’esprit de l’animal pour la prise de décision et également pour contrôler le comportement.
Le professeur Netta Cohen, neuroscientifique computationnelle à l’Université de Leeds et co-auteur principal de l’article, a déclaré: «Nos résultats sont généralement surprenants – nous avons tous trouvé des systèmes simples par lesquels les cellules d’échantillonnage du sel conduisent une stratégie extrêmement sophistiquée pour rechercher de la nourriture. ”
Conception de recherche de nourriture
Les variétés Chimique. elegans se nourrit de bactéries dans les zones associées à la végétation en décomposition dans les sols. Ces taches de nourriture peuvent facilement varier en taille et devenir à une certaine distance, avec pour résultat que les colonies de vers connaîtront une existence « boom ou même éclatée ». Pour avoir un animal individuel, la recherche de nourriture efficace pour vos repas est une question de vie ou même de mort.
Pour améliorer ses chances de succès, le ver propose une stratégie de recherche de nourriture évoluée où il finira par sillonner au hasard un emplacement à la recherche de nourriture : s’il ne trouve pas de nourriture, l’animal se déplacera à la recherche d’autres emplacements avec des aliments possibles.
Les experts ont réalisé des expériences et développé un modèle qui explique généralement comment les capteurs gustatifs du ver traitent les informations de l’atmosphère pour orienter le comportement de recherche de nourriture.
Ils croient que le ver particulier utilise le goût du sodium dans le sol depuis des “balises de navigation”, se déplaçant vers eux et, si la nourriture n’est pas vraiment trouvée, loin d’eux tous.
Tissus sensoriels attirés par le sel
L’approche nerveuse de Chimique. elegans contient 302 tissus, dont deux cellules gustatives qui sont déclenchées par la présence associée au sel. Ces deux cellules physiques répondent de différentes manières : l’une est stimulée simplement en augmentant les quantités de sel, l’autre en réduisant les niveaux de sel.
Le point de départ de cette étude a été la percée des chercheurs dirigés par le Dr . Gert Jansen à Rotterdam que lorsqu’un de ces tissus est actif, un autre est « endormi ».
Le professeur Cohen a déclaré : « Lorsqu’un nématode détecte pour la première fois l’environnement salé, la cellule sensorielle particulière qui est sensible à l’augmentation des concentrations de sel sera stimulée – et offre toutes les informations que l’animal doit diriger dans le patch de sodium. ”
Mais si l’animal ne localise pas la nourriture après quelques minutes, la cellule physique devient désensibilisée. Pendant ce temps, l’autre cellule gustative, stimulée simplement par la diminution des plages de sel, devient active, provoquant des virages serrés qui aideront l’animal à rester dans le sel. Le résultat serait que l’animal explore préférentiellement de plus grandes parcelles associées au sel.
Les deux cellules sensorielles fonctionnent pour que le ver de terre se nourrisse d’un patch de sodium. Mais que se passe-t-il s’il ne parvient pas à découvrir la nourriture ? Dr. Gert Jansen et son équipe ont découvert que deux cellules sensorielles supplémentaires sont généralement recrutées dans le circuit de détection du sodium chaque fois que les animaux sont exposés au sodium.
On a d’abord pensé que ces cellules sensorielles supplémentaires avertissaient le ver des dangers dans l’atmosphère, lui permettant de changer brusquement de direction et de s’éloigner du danger. Cependant, l’étude a révélé que ces tissus d’évitement des dommages s’activent et se désactivent également dans le cadre de sa stratégie de routage, ce qui lui permet de changer radicalement de direction pour empêcher le sel, étendant ainsi sa zone de recherche de nourriture.
Au fil du temps, tous les capteurs alternent entre leurs propres états marche et arrêt, contrôlant ainsi une stratégie de recherche de nourriture riche et puissante.
Le professeur Cohen a déclaré : « Nous pensons que cela peut être un mécanisme intégré à ces types de cellules sensorielles. Il est non seulement remarquablement efficace, mais étonnamment, car il se déroule principalement à l’intérieur des détecteurs, il est très facile à mettre en œuvre avec l’ensemble d’outils de base dont disposent presque toutes les cellules mentales.
“Tandis que C. elegans pourraient utiliser des signaux de sel pour chercher de la nourriture, nous soupçonnons que des mécanismes comparables peuvent être utilisés simplement par d’autres animaux afin de s’occuper de manière sélective d’autres signaux ou caractéristiques populaires de l’environnement. ”
Référence : « La plasticité au sein des neurones gustatifs et nociceptifs contrôle la prise de décisions dans la navigation du sel de C. elegans » neuf septembre 2021, Communications Le domaine de la biologie .
DOI : 10. 1038 / s42003-021-02561-9
L’étude a été financée par le Engineering plus Physical Sciences Analysis Council et le Middle for Biomedical Genes, la Royal Holland Academy of Sciences.
Plus tôt cette année, l’équipe du professeur Cohen à l’Université de Leeds a révélé dans un document publié dans le journal Nature, qu’ils avaient cartographié l’organisation corporelle du cerveau humain de C. elegans.
