Sans cerveau, mais pas bête, la bête!

Nemostella Vectensis
Nemostella Vectensis
Christine Guzman serre encore les dents. Passer un premier hiver à Fribourg quand on vient des Philippines n’est pas une sinécure. En revanche, la biologiste de l’évolution a déjà pu prendre la température de sa nouvelle équipe, celle de Simon Sprecher, où elle étudie une anémone de mer qui, si elle ne décrochera jamais de prix Nobel, peut accomplir des tâches surprenantes pour un organisme dépourvu de... cerveau! Le laboratoire où travaille Christine Guzman ressemble à tous les laboratoires du monde. On y trouve des microscopes en veux-tu en voilà, un fouillis d’éprouvettes et de pipettes, des hottes de sécurité biologique et des frigidaires dont on craint toujours d’ouvrir la porte. A l’intérieur de l’un d’eux, en lieu et place des habituelles boîtes de Pétri, on découvre des tupperwares remplis d’une eau claire légèrement salée où batifolent des créatures bizarres, des sortes de minuscules tubes coiffés de fins tentacules. «Ce sont des anémones de mer que je maintiens à une température de 18 degrés, explique Christine Guzman, quand je souhaite qu’elles se reproduisent, je les déplace dans un incubateur éclairé où il fait environ 26 degrés. Il leur suffit alors de douze heures pour libérer des oeufs et du sperme.»

Christine Guzman n’élève pas ces anémones de mer (Nematostella vectensis) pour le plaisir de les vendre ensuite à des aquariophiles. Cet animal, qui affectionne les estuaires, présente certaines spécificités qui en font un organisme modèle pour les biologistes.

L’anémone, cette lointaine cousine

Notre fierté dût-elle en souffrir, nous avons un ancêtre commun avec Nematostella vectensis, même si l’évolution a depuis fait son oeuvre. L’anémone de mer, elle, est restée un organisme très primitif, doté de l’un des systèmes nerveux les plus simples qui soit, caractérisé par l’absence de cerveau. Tout le contraire de notre encéphale qui, lui, a évolué vers une complexité sans pareille. Mais aussi intelligents que nous soyons devenus, nous ne pouvons pas encore répondre à la question fondamentale suivante: comment diable tout cela s’est-il mis en place?

Capable de «réfléchir» sans cerveau
Ce qui fascine en particulier les biologistes chez les cnidaires, la branche à laquelle appartient l’anémone, c’est qu’ils sont capables de fuir un ennemi ou de capturer une proie alors qu’ils n’ont pas de cerveau, tout juste un réseau nerveux diffus. «Comment peuvent-ils adopter ces comportements relativement complexes alors qu’ils n’ont que quelques centaines de neurones?» s’émerveille Christine Guzman.

Des rives du Pacifique à celles de la Sarine
C’est précisément pour percer ce mystère que Christine Guzman a quitté le confort moite de l’Institut de science et technologie d’Okinawa, où elle a obtenu son doctorat après avoir décroché son bachelor à l’Université des Philippines. «Je m’intéressais en particulier aux coraux et aux éponges qui, comme les anémones, sont des formes de vie très primitives.» Pour se plonger dans cette recherche, la chercheuse a décroché un subside du Fonds national suisse (SNSF) d’un montant de 266’000francs. Quant à son arrivée à l’Université de Fribourg, pourtant si éloignée des eaux chères aux anémones, elle s’explique très simplement: rares sont les laboratoires qui étudient Nematostella Vectensis. «Sans oublier, précise-t-elle, que je savais qu’on utilisait ici des méthodes à la pointe de la recherche.»


Comme des coqs en pâte
Christine Guzman nourrit sa centaine de milliers de pensionnaires à l’aide d’une décoction à base de crevettes dont elle a le secret: «Prendre soin de mes pensionnaires occupe la moitié de mon temps, confie la chercheuse, à part les nourrir, je dois tous les trois jours préparer l’eau de mer, cultiver la nourriture, faire le ménage et, bien sûr, faire en sorte qu’ils se reproduisent. Ce n’est pas une mince affaire!»

Big brother is watching you
Une partie des observations se déroulent à l’aide d’un puissant microscope, tantôt à la lumière du jour, tantôt dans le noir. «Le comportement des anémones diffère en fonction de la luminosité, explique Christine Guzman, nous devons donc étudier les deux configurations». La chercheuse leur donne ensuite des proies que les anémones, bien qu’elles n’aient pas de véritables organes sensoriels comme les yeux, les oreilles ou le nez, perçoivent et attrapent à l’aide de leurs tentacules. «Elles doivent avoir une sorte de sens qui leur permet de détecter certaines substances chimiques.» Et, à en croire la chercheuse, les Nematostella font les mêmes caprices qu’un enfant devant une assiette d’épinards: «Nous avons remarqué qu’elles adorent les protéines, mais détestent les légumes. Quand elles sont affamées, elles se baffrent littéralement!» Pour suivre les faits et gestes de ses pensionnaires vingt-quatre heures sur vingt-quatre, Christine Guzman les filme, puis recourt à la méthode DeepLabCut, une technique qui lui permet de suivre avec grande précision la position des parties du corps des anémones qu’elle a filmées. Observer le comportement de Nemostella vectensis est une chose, savoir ce qui se passe au niveau de son système nerveux en est une autre, bien plus complexe.

Entrer dans le vif du sujet
La chercheuse essaie également d’implémenter des techniques qui ont faire leur preuve avec la mouche du vinaigre, sans doute l’animal le plus étudié en biologie du développement. «J’en suis encore aux balbutiements, concède-t-elle, car je ne suis à Fribourg que depuis le mois de septembre. Notre but est de voir, à l’aide d’imagerie calcique, quels sont les neurones qui s’activent quand les anémones détectent de la nourriture, un changement de température, de lumière ou des impulsions électriques.» En inhibant ensuite certains gènes, il sera alors possible de voir quel neurone commande l’ouverture de la bouche ou encore la rétractation des tentacules. La chercheuse doit encore peaufiner cette approche dont Simon Sprecher, son superviseur, est un fin spécialiste. «J’ai bon espoir d’obtenir des résultats intéressants dans les prochains mois», confie celle qui se réjouit au moins autant de voir le retour du printemps et des beaux jours.

The long and winding road! Après un détour par l’archéologie, l’alpage, l’enseignement du français et le journalisme, Christian travaille depuis l’été 2015 dans notre belle Université. Son plaisir de rédacteur en ligne? Rencontrer, discuter, comprendre, vulgariser et par-ta-ger!