Comment les mouches femelles savoir quand dire «oui»

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Une question fondamentale en neurobiologie est comment les animaux, y compris les humains, à prendre des décisions. Une nouvelle édition de l'étude dans la revue en libre accès PLoS Biology le 7 Octobre révèle comment la mouche des fruits femelles font une décision très importante: d'accepter ou de rejeter mâle parade nuptiale. Cette décision semble être générée par un très petit nombre de neurones excitateurs qui utilisent l'acétylcholine comme neurotransmetteur situé dans trois régions du cerveau. Cette étude fournit le cadre pour comprendre comment les décisions sont générés et suggère qu'une décision soit prise, car cette option est littéralement le plus excitant.

En choisissant camarades, les femelles choisissent traits qu'ils aiment, qui seront héritées par leur progéniture. Parce que les traits choisis seront probablement affichés par les générations suivantes, le choix du partenaire est au cœur de la conservation et à la fois la diversification des espèces, et donc, en partie responsable de la grande variété d'organismes sur terre. Cependant, en dépit de la façon dont le choix du partenaire est importante, les gènes, les cellules, et les circuits qui sont nécessaires pour prendre une telle décision restent encore largement méconnus. Pour étudier ce problème, les auteurs se sont tournés vers le cerveau des mouches des fruits. Les mouches se posent, comme tout autre animal sur Terre, avec des situations quotidiennes dans lesquelles ils ont à prendre une décision (Dois-je aborder cette banane mûre?). En outre, comme le cerveau humain, le cerveau de mouche est compartimentée dans des régions qui traitent l'information sensorielle différent (visuelle, sonore, olfactive), et qu'il utilise les mêmes types de neurotransmetteurs que les humains. Par conséquent, un cerveau de la mouche est un bon modèle pour étudier la prise de décision.

Pour démêler comment les neurones prendre une décision, les auteurs ont pris une approche génétique: ils ont cherché les gènes qui contrôlent le choix du partenaire. Ils ont trouvé un gène qui, lorsqu'il est muté, a rendu la femelle vole incapable de décider de se accoupler ou non. "Ce gène, appelé dati, se cachait dans une des régions les plus inaccessibles génétiquement du génome", explique le Dr Rui Sousa-Neves du Département de génétique et Génome Sciences de l'Université Case Western Reserve, l'auteur principal de la publication. "Ce qui est remarquable au sujet de dati est que les femmes qui sont mutant justement pour cette seul gène ne peut jamais décider d'accepter les hommes, ne importe comment dur les mâles tentent de les impressionner», dit Joseph Schinaman, un étudiant au doctorat et premier auteur de la publication. Normalement, les femelles de mouches des fruits décider ou non de se accoupler dans les 15 minutes d'un mâle les courtiser en dansant, en chantant (avec leurs ailes), et en libérant des phéromones. Si l'homme n'a pas réussi au bout de 30 minutes de la cour, il est vouée à l'échec.

Les auteurs ont ensuite pour déterminer où, dans l'espace, ce gène a agi d'influencer la cour acceptation de la mouche femelle. Pour tester cela, les auteurs réduits dati expression dans différents tissus en utilisant une technologie appelée interférence ARN (ARNi) et trouvé que ce était nécessaire dans le système nerveux, dans les neurones cholinergiques. "Ce était un moment très excitant et nous voulions savoir où ces neurones étaient situés dans le cerveau», explique le Dr Sousa-Neves. Pour résoudre ce problème, les auteurs ont développé un système génétique pour produire de petites parcelles de neurones manquant dati dans un cerveau normal par ailleurs. Pour visualiser les endroits du cerveau de ces patchs, ils conçus l'dati manque cellules mutantes pour exprimer une protéine fluorescente verte. Les auteurs ont analysé systématiquement un grand nombre de mouches dans lequel différents patchs de neurones manquaient dati, et ont pu cartographier le comportement de rejet de trois régions distinctes dans le cerveau, dont deux ne avaient jamais été auparavant associés au comportement d'accouplement. Ils rétréci le circuit encore plus loin en déterminant quels neurones dans ces régions du cerveau à la fois exprimé dati et étaient cholinergique.

À leur grande surprise, ils ont constaté que seulement 15 cellules dans deux des régions, et aussi peu que quatre dans la troisième région, étaient capables de produire des comportements de rejet de l'accouplement. "Il est remarquable qu'un tel comportement complexe pourrait être généré à partir d'un si petit nombre de neurones", explique le Dr Sousa-Neves. "Nos résultats fournissent une base moléculaire et cellulaire d'une hypothèse élaborée il ya plus de 50 ans sur la façon dont les mouches des fruits femelles acceptent les mâles," explique le Dr Claudia M. Mizutani, l'un des collaborateurs de cette étude, du ministère de la Case Western de Biologie Reserve University. Dr Sousa-Neves explique que cette hypothèse, connu comme "hypothèse de sommation," prédit que les femmes intègrent ou summate, tous les types de données par des informations sensorielles séduction des mâles afin d'atteindre un état d'excitation qui, selon cette étude, semble être fournies par un petit nombre de neurones excitateurs disposés dans un circuit qui projette des principaux centres sensoriels dans le cerveau. "Cela nous donne tout un tremplin intéressant pour cartographier pleinement ce circuit de prise de décision de toutes les entrées sensorielles principales dans le cerveau et comment le cerveau analyse et compare ces signaux, et en vient à une décision", déclare Schinaman.