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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.

Expérience

© William Norton

A-C : Principe des tests comportementaux utilisés pour mesurer les trois composantes du comportement proactif.
A : Le poisson est placé dans un aquarium dont l'un des côtés possède un miroir dans lequel il se reflète. Ne se reconnaissant pas, le poisson attaque cet « intrus ».
B : Le poisson est placé dans un aquarium neutre dans lequel est positionné un leurre de prédateur. Il aura tendance à ne pas envahir le territoire de ce prédateur.
C : Le poisson est placé à l'une des extrémités d'un aquarium en T. Le temps qu'il met à quitter ce point de départ et explorer entièrement les bras du T est mesuré.
D-F : Chemins parcourus par un poisson contrôle dans ces trois tests (enregistré par caméra vidéo). G-H : Chemins parcourus par un poisson mutant spiegel. G : Le temps passé contre le miroir est augmenté. H : Le territoire du prédateur est visité. I : Le point de départ est rapidement délaissé pour visiter les bras du T.




Poisson zèbre

© Laure Bally-Cuif

En haut : Poisson zèbre
En bas : représentation schématique (sur une vue latérale du cerveau de poisson zèbre) du contrôle génétique des trois composantes du comportement proactif par la signalisation FGF et le neurotransmetteur intermédiaire histamine. Un territoire clé dans le processus est l'hypothalamus (cerclé en marron).




Références :

Modulation of Fgfr1a Signaling in Zebrafish Reveals a Genetic Basis for the Aggression–Boldness Syndrome. William H. J. Norton, Katharina Stumpenhorst, Theresa Faus-Kessler, Anja Folchert, Nicolas Rohner, Matthew P. Harris, Jacques Callebert et Laure Bally-Cuif.
The Journal of Neuroscience, 28 septembre 2011.

Contacts :

Chercheur CNRS l Laure Bally-Cuif l T. 01 69 82 42 76 l laure.bally-cuif@inaf.cnrs-gif.fr

Presse CNRS l Elsa Champion l T. 01 44 96 43 90 l elsa.champion@cnrs-dir.fr


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