Ce modeste ver a peu de neurones, mais ils sont efficaces !

Pour comprendre les structures complexes, il faut étudier des modèles simples. Voilà bien un principe de base de la science. C'est pourquoi les biologistes étudient le ver Caenorhabditis elegans depuis des années. Ce petit ver transparenttransparent ne mesure pas plus d'1 mm de long et ne possède que 302 neuronesneurones ! Les biologistes le mettent à contribution pour comprendre le fonctionnement du système nerveux. Comment le circuit moteur transmet-il l'information sensorielle et met-il le corps en mouvementmouvement ? 

Bien modeste en comparaison des 80 à 100 milliards de neurones d'un cerveaucerveau humain, le système nerveux de ce petit ver semble bien plus sophistiqué qu'on le pensait. Ces nématodes, en effet, ont des neurones efficaces qui gèrent à la fois la propagation du message sensoriel et celle du message moteur. 

Les recherches menées au Harvard Physics Department et au Center for Brain Science par Quan Wen ont montré qu'un seul type de neurone dans la moelle nerveuse du ver (l'équivalent de la moelle épinièremoelle épinière chez l'Homme) assure les fonctions sensorielles et motrices. La plupart des systèmes moteurs des animaux, y compris ceux des humains, utilisent différents groupes de neurones pour réunir l'information sensorielle ou envoyer les signaux aux cellules musculairescellules musculaires. Caenorhabditis elegansCaenorhabditis elegans encode un cycle sensorimoteur dans un seul type de neurone moteurneurone moteur. 

Le ver Caenorhabditis elegans n'a que 302 neurones, ce qui facilite l'étude de son système nerveux. L’être humain en possèderait entre 80 et 100 milliards. © Bob Goldstein, Wikipédia, cc by sa 3.0

Caenorhabditis elegans : interactions sensorimotrices locales

Née d'une question simple, cette découverte est très étonnante. Les membres de l'équipe dirigée par Aravinthan Samuel souhaitaient comprendre comment le ver organise ses mouvements. Lorsque le milieu est humide, il nage mais lorsqu'il est sec, il rampe. Comment sait-il quel mouvement adopter ? C'est un principe de rétroaction positiverétroaction positive : quelque chose lui dit dans quel environnement il se trouve. Chez l'Homme, cette rétroaction est le processus par lequel le cerveau coordonne notre marche.

L'idée était d'étudier le mode de transmission du message nerveux, les laborantins ont donc stoppé le mouvement de l'abdomenabdomen du ver à l'aide de petites machines en caoutchouccaoutchouc qui peuvent changer de forme en se gonflant. Résultat : la tête continuait à se déplacer tandis que la queue ne bougeait plus ! Une réaction très différente des autres animaux. « Si vous retenez l'abdomen des animaux ondulatoires plus grands, la tête et la queue peuvent se déplacer indépendamment », explique Aravinthan Samuel.

Dans le cas de Caenorhabditis elegans, la queue ne bouge pas par elle-même, sa mise en mouvement est due à la rétroaction du système nerveux. « Ces recherches montrent que toutes les fonctionnalités sont dans le circuit moteur. La tête ne doit pas dire à chaque segment du corps ce qu'il faut faire, il suffit de donner une commande et le reste du corps suit à travers les interactions sensorimotrices locales », conclut Aravinthan Samuel.