Les méduses sont capables d’un apprentissage plus complexe que jamais imaginé

La croyance de longue date selon laquelle les méduses sont des créatures simples aux capacités cognitives limitées a été radicalement renversée.

Une nouvelle étude de l’Université de Copenhague révèle que les méduses-boîtes des Caraïbes sont bien plus avancées qu’on ne le pensait auparavant, démontrant des capacités d’apprentissage complexes malgré leur système nerveux rudimentaire.

Pas si simple

Si les méduses habitent notre planète depuis plus de 500 millions d’années, leur réputation est surtout celle d’êtres simples.

Cette notion repose en grande partie sur leur système nerveux primitif, en particulier par rapport aux organismes dotés d’un cerveau centralisé avancé. La recherche remet cependant en question cette perspective.

« On pensait autrefois que les méduses ne pouvaient gérer que les formes d’apprentissage les plus simples, y compris l’accoutumance, c’est-à-dire la capacité de s’habituer à une certaine stimulation, comme un son ou un toucher constant », a déclaré le co-auteur de l’étude, le professeur Anders Garm.

« Maintenant, nous constatons que les méduses ont une capacité d’apprentissage beaucoup plus raffinée et qu’elles peuvent réellement apprendre de leurs erreurs. Et ce faisant, modifier leur comportement.

Objet de l’étude

Cette recherche s’est concentrée sur la méduse-boîte des Caraïbes, Tripedalia cystophora. Bien qu’elles ne possèdent qu’un millier de cellules nerveuses, ces méduses faisaient preuve de mécanismes d’apprentissage sophistiqués qui leur permettaient d’adapter leur comportement en fonction de leurs expériences. Étonnamment, ils parviennent à cet apprentissage avancé à un rythme similaire à celui des mouches des fruits et des souris.

Les expériences de l’équipe ont mis en évidence la manière dont ces méduses utilisent les contrastes visuels pour évaluer leur distance par rapport aux racines des mangroves, leur permettant ainsi d’éviter tout dommage potentiel.

Ce qui est encore plus fascinant, c’est leur capacité à ajuster leur comportement en fonction des changements de conditions contrastées dus à divers facteurs environnementaux.

Apprentissage associatif

« Nos expériences montrent que le contraste, c’est-à-dire l’obscurité de la racine par rapport à l’eau, est utilisé par les méduses pour évaluer les distances jusqu’aux racines, ce qui leur permet de s’éloigner au bon moment. Ce qui est encore plus intéressant, c’est que la relation entre la distance et le contraste change quotidiennement en raison de l’eau de pluie, des algues et de l’action des vagues », a déclaré le professeur Garm.

« Nous pouvons constater qu’à mesure que chaque nouvelle journée de chasse commence, les méduses-boîtes apprennent des contrastes actuels en combinant impressions visuelles et sensations lors de manœuvres d’évitement qui échouent. »

« Ainsi, bien qu’elles ne disposent que d’un millier de cellules nerveuses – notre cerveau en compte environ 100 milliards – elles peuvent relier les convergences temporelles de diverses impressions et apprendre une connexion – ou ce que nous appelons l’apprentissage associatif. Et ils apprennent aussi vite que les animaux avancés comme les mouches des fruits et les souris.

Implications de l’étude

Cette recherche redéfinit notre compréhension des capacités des systèmes nerveux simples. Il présente l’idée intrigante selon laquelle l’apprentissage avancé aurait pu constituer un avantage évolutif fondamental dès la création du système nerveux.

« Pour les neurosciences fondamentales, c’est une très grande nouvelle. Il offre une nouvelle perspective sur ce qui peut être fait avec un simple système nerveux. Cela suggère que l’apprentissage avancé pourrait avoir été l’un des avantages évolutifs les plus importants du système nerveux dès le début », a déclaré Garm.

D’autres études se concentrent désormais sur l’identification des cellules nerveuses spécifiques responsables de cet apprentissage chez les méduses.

Ces connaissances pourraient à terme conduire à une compréhension plus large des processus de mémoire chez différentes espèces et pourraient même contribuer à notre compréhension de conditions complexes comme la démence.

Un système de mannequin

L’équipe de recherche a également montré où se déroule l’apprentissage chez ces méduses-boîtes. Cela leur a donné l’occasion unique d’étudier les changements précis qui se produisent dans une cellule nerveuse lorsqu’elle est impliquée dans un apprentissage avancé.

« Nous espérons que cela pourra devenir un système modèle pour étudier les processus cellulaires dans l’apprentissage avancé de toutes sortes d’animaux », a déclaré le professeur Garm.

« Nous sommes actuellement en train d’essayer d’identifier exactement quelles cellules sont impliquées dans l’apprentissage et la formation de la mémoire. Ce faisant, nous pourrons observer quels changements structurels et physiologiques se produisent dans les cellules au fur et à mesure de l’apprentissage.

Apprendre comment fonctionne la mémoire

Le professeur Garm a déclaré que l’équipe rechercherait éventuellement les mêmes mécanismes chez d’autres animaux, pour voir si c’est ainsi que fonctionne la mémoire en général.

« Comprendre quelque chose d’aussi énigmatique et extrêmement complexe que le cerveau est en soi une chose absolument incroyable. Mais il existe un nombre inimaginable de possibilités utiles.

« Les diverses formes de démence constitueront sans aucun doute un problème majeur à l’avenir. Je ne prétends pas que nous trouvions le remède à la démence, mais si nous parvenons à mieux comprendre ce qu’est la mémoire, qui est un problème central dans la démence, nous pourrons peut-être jeter les bases d’une meilleure compréhension de la maladie et peut-être le contrecarrer.

L’étude est publiée dans la revue Biologie actuelle.

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