Le diamant mandarin est peut-être l’incarnation de l’expression : on ne peut pas apprendre de nouveaux tours à un vieux chien. Certains diamants mandarins ne conservent pas la capacité d’apprendre de nouveaux chants en vieillissant, mais les raisons ne sont pas celles auxquelles on pourrait s’attendre. Étonnamment, ces oiseaux ne perdent cette capacité que s’ils ont été tutorés durant leur jeunesse. Les diamants mandarins qui n’ont pas appris de chants précis restent, eux, capables d’apprendre. Cette particularité était au cœur d’une étude récente, qui a découvert que l’expérience peut provoquer des changements dans la structure de l’ADN génomique, ce qui influence ensuite la capacité d’apprentissage.
Qu’y a-t-il dans un chant ?
Le diamant mandarin se rencontre couramment en Australie, et seuls les mâles peuvent apprendre et mémoriser des chants. Ils apprennent un seul chant auprès d’un adulte pendant la période critique de 30 à 65 jours après l’éclosion. Ce chant sert de base à un nouveau chant unique qu’ils créent et utilisent pour le reste de leur vie. Une fois cette période critique précoce passée, les jeunes diamants mandarins ayant reçu un tutorat perdent leur capacité à apprendre de nouveaux chants et, fait étonnant, ceux qui n’ont pas été tutorés conservent leurs capacités d’apprentissage.
Pour tester leur hypothèse, une équipe dirigée par Sarah London, professeure adjointe au département de psychologie de l’Université de Chicago, a isolé un groupe de jeunes mâles pendant leur période critique. Un second groupe d’oiseaux a reçu un tutorat durant la même période.
Les chercheurs ont observé des changements épigénétiques différents dans le cerveau des diamants mandarins tutorés par rapport à ceux isolés, ce qui a entraîné des modifications des propriétés structurelles de leur ADN génomique. Cela indique un lien entre le processus épigénétique qui permet à l’expérience de déclencher l’expression des gènes, et l’expression génique nécessaire à la mémorisation du chant chez les oiseaux tutorés.
Les résultats ont montré que des facteurs régulateurs connus pour jouer un rôle dans l’apprentissage et la mémoire sont surreprésentés dans les gènes des oiseaux isolés.
Aspects techniques
Derrière tous ces processus complexes se trouve la présence confirmée d’un signal neuronal spécifique dans le cerveau des jeunes diamants mandarins : la cascade du mécanistic Target of Rapamycin, ou mTOR. Lorsque les oiseaux entendent un chant, la cascade mTOR est activée.
« Nous avions des preuves issues d’autres études en laboratoire que l’inhibition de mTOR perturbait des événements d’apprentissage, et nous avions aussi des preuves que son activation le faisait, mais sans bonne comparaison. Nous voulions tester directement l’activation et l’inhibition côte à côte dans la même expérience », a déclaré London.
L’équipe a analysé les motifs de chant des tuteurs adultes et de leurs jeunes élèves à l’aide d’un logiciel conçu pour comparer les vocalisations. Lorsque les chercheurs ont renforcé ou inhibé l’activation de mTOR, ces deux actions ont entraîné une diminution de la capacité de l’oiseau à imiter le chant de l’adulte. Lorsque l’activation de mTOR était modifiée, les jeunes oiseaux conservaient la capacité d’apprendre des chants, mais ne pouvaient pas reproduire la structure complète des chants.
Implications futures
Les résultats de cette étude pourraient nous aider à mieux comprendre les expériences vécues au début de la vie et leurs effets sur le comportement et le fonctionnement du cerveau. mTOR régule la synthèse des protéines, un facteur important dans la formation de la mémoire à long terme, et des perturbations liées à mTOR sont associées à l’autisme et à d’autres troubles liés à la mémoire.
« Au cours des 5 à 10 dernières années, il semble y avoir une convergence autour de la cascade mTOR en tant que processus communément perturbé dans les troubles du spectre de l’autisme. Nous n’étudions pas l’autisme en tant que tel, mais ce qui a attiré notre attention, c’est que les diamants mandarins modélisent un type de situation similaire, où il existe un événement développemental qui nécessite des interactions sociales, et un comportement de communication difficile à étudier chez les rongeurs, qui n’apprennent généralement pas de vocalisations », a déclaré London.
Une autre application potentielle consiste à utiliser l’inhibition de l’apprentissage pour empêcher les patients de former des souvenirs traumatiques à long terme. Les chercheurs espèrent également que les capacités d’enfants défavorisés pourraient être renforcées si nous comprenions mieux comment les jeunes enfants apprennent.
Qu’il s’agisse de développer les capacités des enfants ou d’élucider des troubles neurologiques complexes, les résultats de cette étude ouvrent un large éventail de possibilités et prouvent une fois de plus que nous n’arrêtons jamais d’apprendre.
Christina Phillis est rédactrice de contenu chez Thermo Fisher Scientific.