Des scientifiques de Cambridge ont réalisé la première carte en 3D du connectome complet d’une mouche à fruits mâle, identifiant 124 millions de connexions neuronales. En le comparant à la même carte déjà disponible pour la femelle, ils ont mis en évidence que seulement 5 % des cellules diffèrent, mais que ces variations suffisent à produire des comportements distincts comme l’agressivité ou le chant d’amour. Ces découvertes offrent un modèle exploitable pour explorer les bases génétiques du comportement humain et des troubles neuropsychiatriques.
Cartographie intégrale du connectome mâle
L’équipe dirigée par le professeur Gregory Jefferis a découpé le cerveau de la mouche mâle en 66 fragments, chaque fragment étant scanné à plusieurs reprises. L’ensemble des images a permis de reconstituer en trois dimensions le réseau complet de neurones, révélant 124 millions de synapses. Cette prouesse technique, comparable à la création d’un télescope pour le cerveau, représente une avancée majeure dans le domaine de la connectomique.
Des différences de câblage à l’origine de comportements spécifiques
Environ 95 % des cellules sont communes aux deux sexes, mais les 5 % restants forment des circuits spécialisés. Chez le mâle, des connexions supplémentaires renforcent le système visuel utilisé lors de la parade nuptiale, où le mâle suit la femelle et ajuste ses mouvements. Un autre réseau, plus dense, sous-tend l’agressivité masculine, expliquant la fréquence plus élevée des combats. Enfin, un circuit unique permet la production du « chant d’amour » – une vibration des ailes qui, si elle est acceptée, conduit à la copulation, sinon à une réaction défensive de la femelle.
Enjeux pour la santé humaine et l’intelligence artificielle
Les chercheurs soulignent que le modèle de la mouche, où le sexe constitue la seule variable indépendante, aide à clarifier comment des gènes spécifiques modifient la connectivité cérébrale et, par ricochet, le comportement. Cette approche pourrait éclairer les bases génétiques de troubles comme l’autisme ou la schizophrénie, où des altérations du câblage sont suspectées. Par ailleurs, les schémas de connexion observés inspirent des architectures d’intelligence artificielle, les équipes de Google Research et d’autres institutions testant déjà des réseaux artificiels basés sur le connectome de la mouche pour améliorer l’apprentissage machine.