La mouche chimio-sensorielle: le nouveau canari dans la mine de charbon?

L'attrait irrésistible des déjections de mouches. Illustration de Milena Menezes Carvalho / RIKEN

Damien Mercier, aveugle aux phéromones, dit l'homme, mais les animaux ne le sont pas. Une nouvelle technologie sur laquelle travaille Mercier peut essentiellement transformer les animaux, comme des mouches à fruits minuscules, en capteurs vivants qui donnent aux observateurs humains une idée du produit chimique. échanger autour de nous. La capacité sensorielle étendue de la mouche peut être exploitée pour obtenir un autre type de sortie: "en prenant ce que l'animal ressent et en le transformant en lumière visible à travers l'interface du cerveau de l'animal". La première expérience porte naturellement sur la manière dont les mouches se comportent. que la plus organique des odeurs: phéromones servi avec un côté de .

Mercier est un chercheur du laboratoire japonais de Hokto Kazama. Il a récemment mis au point un moyen d’appliquer l’une des méthodes les plus en vogue en neuroscience - l’imagerie par bioluminescence - aux plus petits animaux de laboratoire. La méthode consiste en une partie en génie génétique des neurones, en une partie en chimie des méduses et en une partie avec des caméras vraiment tranchantes. Il en résulte des cerveaux rougeoyants qui permettent aux scientifiques d’enregistrer l’activité des neurones dans le crâne pendant que les mouches volent librement sans attaches ni fils. «Il est important que cela fonctionne chez les petites créatures, car les mouches ne peuvent pas transporter d'électrodes [à l'aiguille] ni d'endoscopes (de minuscules microscopes)», explique Mme Mercier. «Mais tout le monde pensait que la lumière [bioluminescente] était trop faible pour passer à travers la mouche. cuticule [peau] ».

En effet, la "lueur" du cerveau de la mouche n’est pas très brillante: quelques centaines de photons par seconde en moyenne. C’est la raison pour laquelle l’arène expérimentale des mouches du laboratoire Kazama est équipée de détecteurs de lumière extrêmement sensibles en haut et en bas, qui capturent 95% de la lumière émise par les mouches, quelle que soit leur orientation. Les positions des mouches sont également suivies avec des caméras thermiques. Mais au-delà de l’observation des mouvements et du cerveau des mouches, Mercier enregistre avec diligence une dernière chose: les "points de repère" ou les excréments laissés par les mouches lorsqu’elles atterrissent. De façon inattendue, le caca mentionné précédemment est rempli de phéromone. Croyez-le ou non, ces chiffres sont comptés à la main - il n’ya pas plus de 10 excréments dans l’arène en quelques heures, ce n’est donc pas une tâche laborieuse - mais le message caché dans l’odeur est plus important que la quantité. Le laboratoire Kazama est spécialisé dans la recherche sur le cerveau et les odeurs des mouches, avec des outils tels que le ‘smell-o-drome’ pour tester les odeurs de mouches (et de leur cerveau).

Et dans cette expérience, l'attraction principale est le caca. «Nous ne sommes pas vraiment sûrs à 100% que ces repères soient fécaux, mais ils sont bleus.» La nourriture à la mouche est colorée avec du colorant bleu. Il est donc prudent de supposer que les repères sont bien des crottes, bien qu'ils soient libérés du haut de l'abdomen de la mouche, ils pourraient contenir d'autres types de sécrétions. Poo ou pas, ces points de repère sont mûrs avec la phéromone masculine cVA, ou acétate de 11-cis-vaccényle. Ce produit chimique a plusieurs significations différentes pour les mouches - créant une attraction, rendant les hommes agressifs et les femmes plus réceptives sur le plan sexuel - pouvant changer en fonction du contexte et de l'exposition. Mais jusqu'à présent, toutes les études ont utilisé différentes concentrations et distributions de cVA, ce qui rend impossible la comparaison ou la connaissance avec certitude de la manière dont les mouches la libèrent et y répondent à l'état naturel. En plus de vouloir résoudre le sens de cVA pour les mouches, Mercier cite un autre attrait pour l’étude de cette phéromone: elle active principalement un seul type de neurone dans le cerveau de la mouche. Il n’existe que quelques dizaines de ces neurones récepteurs olfactifs, et leur activité ne peut être confondue pour rien d’autre - à part l’attrait pour le caca riche en phéromones.

Dans l’expérience, les mouches mâles et femelles laissent des excréments, mais seules les excréments des hommes sont attrayants - pour les hommes comme pour les femmes. Même quand la braguette mâle courtise et courtise la femelle, elle reviendra sans cesse dans son caca. Ce sont des points de repère importants pour le processus d’accouplement, mais les mouches les utilisent-elles également pour marquer leur territoire? Pour Mercier, comprendre cela est la prochaine étape. "Les mouches dominent, les mâles se disputant les femelles, alors peut-être que les mouches sauvages ont des territoires, même si dans le laboratoire, elles semblent vivre en meute." , mais déterminer si les mouches peuvent également révéler l’identité d’une mouche particulière en lâchant un «serait vraiment cool», se souvient Mercier. "Les mouches peuvent-elles acquérir et conserver une représentation de soi et des autres, et comment le cerveau peut-il y parvenir?"

Nous sommes donc peut-être en route pour des études passionnantes sur la conscience de soi chez les mouches, le tout grâce au pouvoir du caca. Jusque-là, les repères fécaux jouent toujours un rôle important dans la communication sociale des mouches. «C’est un tout petit phare de dire« j’étais ici il n’ya pas si longtemps, alors viens me trouver ».

Mercier D, Y Tsuchimoto, Ohta K, Kazama H (2018). Communication olfactive basée sur un point de repère chez Drosophila en interaction. Current Biology, DOI: 10.1016 / j.cub.2018.06.005