Le cerveau d’une mouche des fruits a à peu près la taille d’une graine de pavot, et pourtant ce petit paquet contient plus de 100 000 neurones. Une nouvelle carte retrace chaque neurone du cerveau de la mouche mâle des fruits, ainsi que l’équivalent d’une moelle épinière chez l’insecte, totalisant plus de 166 000 neurones.
Cette nouvelle carte rejoint une carte du cerveau d’une mouche des fruits femelle qui a été dévoilé en 2024 et couvre environ 140 000 neurones. Ces deux schémas de câblage, également appelés « connectomes », peuvent désormais être comparés pour voir s’il existe des différences entre les cerveaux des sexes qui contribuent à expliquer les différences de comportement reflétées lors de l’accouplement ou dans les actions agressives, y compris les mouvements de combat spécifiques au sexe.
« C’est la première fois que nous pouvons comparer les deux sexes d’un animal ayant un comportement social complexe », co-auteur de l’étude Gerry Rubinresponsable de la biologie et chef de groupe principal du campus de recherche Janelia du Howard Hughes Medical Institute, a déclaré dans un communiqué déclaration. « Les mouches mâles et femelles présentent de nombreuses différences dans leur comportement, et les neuroscientifiques veulent comprendre comment le cerveau contrôle ces comportements. Cela nous permet désormais de cibler facilement les neurones à l’origine de ces différences. »
Initialement publié en prépublicationla nouvelle carte du cerveau des mouches a été publiée dans la revue Biologie cellulaire et actuelle Jeudi (3 septembre). L’étude décrivant la carte a été publiée aux côtés de trois autres articles, chacun utilisant les nouvelles données pour explorer un aspect spécifique de la neurobiologie des mouches des fruits.
« Le système nerveux de la mouche effectue des calculs remarquablement sophistiqués avec relativement peu de neurones et peu d’énergie, et son architecture pourrait suggérer des principes pour concevoir des systèmes artificiels plus efficaces », a déclaré Carlos Ribeirochercheur principal à la Fondation Champalimaud à Lisbonne, au Portugal, dont l’équipe a contribué à la carte cérébrale et dirigé l’une des études associées.
« Ce travail fournit également une feuille de route technique pour des projets de connectomique plus ambitieux à l’avenir, comme ceux destinés aux souris et aux humains », a déclaré Ribeiro dans un autre communiqué. déclaration de la Fondation Champalimaud.
À court terme, les scientifiques visent à cartographier le cerveau des larves de poisson zèbre (Danio Rério) et les poissons danionins adultes (Danionelle). À long terme, l’objectif de cette recherche est de comprendre comment le cerveau des vertébrés permet des comportements complexes, puis d’utiliser ces connaissances pour aider à élucider les fondements des troubles neurologiques et psychiatriques chez l’homme.
L’étude dirigée par Ribeiro et d’autres scientifiques de la Fondation Champalimaud ont cherché à cartographier les circuits du cerveau de la mouche dédiés au sens du goût de l’insecte. Les mouches des fruits ont des récepteurs gustatifs dans de nombreuses parties du corps, notamment les pattes, les ailes, les pièces buccales et l’intérieur de la gorge. Les chercheurs ont identifié ces récepteurs gustatifs et ont retracé leurs connexions jusqu’au cerveau de la mouche. À partir de là, ils ont examiné comment ces circuits interagissaient avec ceux qui régissent des comportements tels que la déglutition ou la marche. En ce qui concerne les comportements alimentaires, ces circuits aident la mouche à déterminer si un morceau donné est sûr ou nocif et, finalement, à choisir de le manger, ont conclu les chercheurs.
Ce diagramme de traitement du goût est un « outil de génération d’hypothèses », a déclaré Inês de Haan Vicente, co-auteur de l’étude et technicienne de recherche au laboratoire de Ribeiro, dans le communiqué de Champalimaud. « Supposons que vous soyez intéressé par la façon dont le goût contrôle la locomotion. Vous pouvez maintenant accéder à la carte et demander : quels neurones sensoriels sont connectés aux neurones contrôlant la locomotion ? Quels neurones intermédiaires dois-je manipuler ? Cela vous donne un point de départ. »
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Les deux autres articles publiés parallèlement à la carte explorent respectivement circuits derrière le traitement de la vision dans le cerveau de la mouche et différences spécifiques au sexe dans les cerveaux des mouches mâles et femelles. La première a montré que le traitement visuel s’étend profondément dans le cerveau, impliquant plus de la moitié des quelque 11 000 types de neurones identifiés sur la carte. Cette dernière étude a découvert un réseau de cellules spécifiques au cerveau masculin et qui semble coordonner les comportements spécifiques aux hommes, tels que des aspects spécifiques de la parade nuptiale des mouches et agression physique. (Par exemple, les mouches femelles ont tendance à donner des coups de tête tandis que les mâles se jettent sur leurs cibles.)
Bien qu’il existe certains réseaux spécifiques à chaque sexe, les circuits de sensation et de mouvement sont largement partagés entre les hommes et les femmes, selon la recherche. Parfois, des commutateurs spécifiques au sein de ces circuits redirigent les signaux vers différentes destinations dans le cerveau masculin et féminin; les conséquences de ce réacheminement feront l’objet d’enquêtes futures.
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