Paris, 28 septembre 2011

Identification d'un gène associant agressivité et audace chez un poisson modèle

Un gène responsable du comportement agressif et audacieux vient d'être identifié chez le poisson zèbre par une équipe du Laboratoire neurobiologie et développement du CNRS. Caractérisé par trois composantes : témérité, tempérament explorateur et agressivité, cette association comportementale spécifique est décrite chez de nombreuses espèces animales. Chez le poisson zèbre, elle serait due à l'action d'un seul gène (fgfr-1) via sa régulation du taux d'histamine dans le cerveau, neurotransmetteur impliqué dans de nombreux comportements. Ces résultats sont publiés dans The Journal of Neuroscience le 28 septembre 2011.
Le comportement d'« agressivité et audace » est bien connu des spécialistes et associe trois composantes : une témérité, une agressivité et un tempérament explorateur sensiblement au-dessus de la moyenne. Ce comportement, appelé aussi proactif, a été décrit chez de nombreuses espèces de poissons, oiseaux et mammifères. Les chercheurs du Laboratoire neurobiologie et développement du CNRS ont choisi de l'étudier chez le poisson zèbre, un modèle animal de plus en plus apprécié des généticiens et des neurobiologistes. Pour cela, ils ont tout d'abord mis au point des tests comportementaux permettant de mesurer quantitativement les trois facettes de ce comportement agressif et audacieux. Ils ont ensuite identifié une souche de poisson zèbre, appelée spiegel, dont le caractère proactif sort clairement de la norme. Les tests ont montré que ces poissons étaient particulièrement agressifs envers leurs congénères, peu intimidés par les leurres simulant des prédateurs et plus aventureux pour explorer de nouveaux environnements.

La souche spiegel possède une mutation dans le gène fgfr-1 codant pour un récepteur membranaire sensible au FGF, un facteur de croissance très important pour le développement des vertébrés, en particulier pour la croissance du cerveau. La mutation du récepteur Fgfr1 présente chez spiegel réduit l'activation des signaux intracellulaires normalement déclenchée par le FGF. Conséquence de cette mutation, les poissons spiegel présentent un faible taux cérébral d'histamine, un neurotransmetteur connu pour réguler l'appétit, le sommeil et l'attention. C'est ce faible taux d'histamine qui est responsable du comportement anormal du poisson. En effet : un simple traitement pharmacologique visant à augmenter le taux d'histamine a permis aux chercheurs de rendre aux poissons portant la mutation spiegel un comportement normal, c'est-à-dire un comportement similaire à la moyenne des poissons zèbre.

Ces travaux montrent que l'association des trois aspects qui définissent le comportement d'agressivité et d'audace dépend de l'action d'un gène unique que possèdent tous les vertébrés. Les facteurs environnementaux (physico-chimie, densité d'animaux, nourriture…) influent certainement aussi sur le comportement mais le gène fgfr-1 semble régler le niveau de base de proactivité. Ces résultats offrent une meilleure compréhension moléculaire et neurophysiologique de ce comportement spécifique. Néanmoins, des études ultérieures devront élucider les mécanismes moléculaires qui lient le gène fgfr-1 au taux d'histamine et la production d'histamine au comportement des animaux.

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Bons et mauvais microbes

"Les microbes sont des êtres vivants unicellulaires que leur petite taille ne permet d'observer qu'à l'aide de microscopes optiques ou électroniques. Ce terme s'applique à deux sortes de populations. Les premières sont composées de cellules dont la structure est voisine de celle des organismes supérieurs et qui sont donc classées dans le règne des eucaryotes. Certaines sont proches des cellules des végétaux comme par exemple les champignons microscopiques ; d'autres, comme les protozoaires, se rapprochent des cellules des animaux. Les autres populations de microbes sont classées dans le règne des procaryotes, car le matériel génétique de leurs cellules ne forme pas un noyau distinct limité par une membrane. Ce sont par exemple les virus ou les bactéries qui vont constituer le sujet principal de cette conférence. L'image que nous avons des microbes est souvent associée à un aspect de danger potentiel. Cette connotation négative est en grande partie due au fait que les premières bactéries étudiées par les élèves de Louis Pasteur étaient responsables de maladies redoutables pour l'homme et les animaux. En réalité on constate aujourd'hui que les bactéries pathogènes, responsables de maladies, sont infiniment moins abondantes dans notre environnement que celles qui sont utiles, voire indispensables à l'homme."

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Volcanisme et évolution de la vie sur terre

Les causes les plus fréquemment citées des extinctions en masse des espèces biologiques comprennent les impacts d'astéroides, les éruptions volcaniques massives (traps), les variations du niveau de la mer, les événements anoxiques (plus d'oxygène dans les eaux profondes des océans), et aussi des mécanismes purement biologiques liés a la dynamique des espèces. Cet exposé fera le point sur les résultats récents concernant l'âge des principaux traps continentaux et océaniques et montrera un nombre croissant de corrélations avec les extinctions et les événements anoxiques. Seule la limite Jurassique-Crétacé (145 millions d'années) ne semble pas correspondre à un trap et pourtant il en existe un, le Parana en Amérique du Sud, de quelques millions d'années plus jeune (coïncidence ou erreur de datation?). Une des prédictions récentes couronnée de succès est la coïncidence entre les traps d'Emeishan et la fin du Guadalupien (il y a 258 millions d'années), et les traps de la limite Frasnien-Famennien (360 millions d'années) viennent peut être d'être trouvés, étendant la corrélation pratiquement "sans faute" au moins jusqu'au début du Dévonien. En contraste, l'impact de la limite Crétacé-Tertiaire, dont l'existence n'est pas mise en cause, reste à ce jour le seul cas bien établi d'un impact coïncidant avec une limite. La question est alors de savoir quelle aurait été l'amplitude de l'extinction coïncidant avec l'impact si la biosphère n'avait pas ete préalablement stressée par le volcanisme qui se poursuivait alors depuis quelques centaines de milliers d'années. Les variations du niveau de la mer, qui ne peuvent evidemment être associeés aux impacts, peuvent très bien l'être aux traps. Il semble donc que ce soit des "pulsations internes" caractéristiques de la dynamique du globe qui soient responsables la plupart du temps au Phanérozoique de ces brefs épisodes où ce ne sont plus les mieux adaptés mais les plus chanceux qui survivent.

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La vie : origine et distribution possible dans l'univers

Il y a environ 4 milliards d'années, se développèrent dans l'eau terrestre des structures capables de se reproduire et d'évoluer. L'omniprésence de la cellule dans tous les systèmes vivants suggère un ancêtre commun de type cellulaire. Dans la mesure où la formation des ARN/ADN porteurs de la mémoire cellulaire apparaît comme peu probable dans l'eau de la Terre primitive, on peut penser que la vie primitive émergea de structures plus simples que la cellule et l'ARN. La simplicité de ces structures suggère qu'elles ont de réelles chances d'apparaître et de se développer chaque fois que sont réunies les conditions qui ont contribué à l'apparition de la vie terrestre : eau liquide, atmosphère, micrométéorites et/ou sources hydrothermales sous-marines. Ces conditions existaient vraisemblablement sur Mars il y a 4 milliards d'années et existent peut-être encore aujourd'hui sous la calotte glaciaire d'Europe, l'une des lunes de Jupiter. Les 83 molécules organiques détectées dans le milieu interstellaire par radioastronomie et la découverte d'une vingtaine de planètes extrasolaires permettent d'envisager la présence de vie au-delà du système solaire.

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