Apprentissage chez les organismes unicellulaires – SMARTCELL

L'apprentissage est incontestablement l'une des innovations clés de l'histoire de la vie. L'utilisation d'informations sur les expériences passées est essentielle pour une prise de décision optimale dans un environnement fluctuant. Bien que les avantages évolutifs de l'apprentissage soient clairs, on sait très peu de choses sur ses origines. Nous pensons habituellement que l'apprentissage est un trait limité aux organismes équipés d'un système nerveux et q'il est inexistant chez organismes qui en sont dépourvus. Nos résultats récents démontrent que des organismes unicellulaires peuvent apprendre et suggèrent que les mécanismes qui sous tendent l'apprentissage soient apparus avant le système nerveux. Notre projet visera à comprendre l'apprentissage chez le myxomycete Physarum polycephalum, un organisme modèle émergent - entre microbien et organismes multicellulaires supérieurs. Nous adopterons une approche multidisciplinaire nécessitant la participation d'une éthologue (AD), d'un écologiste moléculaire (MG) et de deux physiciens (MD, APE) afin de décrire et modéliser l'apprentissage chez les organismes unicellulaires. Tout d'abord, au niveau du comportement, nous étudierons l'ensemble des capacités d'apprentissage de ces organismes non-neuronaux et proposerons de nouveaux protocoles expérimentaux. Nous allons: 1) démontrer que le comportement d’habituation chez Physarum polycephalum répond à l’ensemble des critères qui définissent l’apprentissage 2) déterminer si cet apprentissage par habituation peut s’étendre à diverses modalités sensorielles, 3) mesurer l’empan mnésique de ces organismes unicellulaires, 4) tester si l'apprentissage associatif est possible chez Physarum polycephalum, et 5) examiner la durée pendant laquelle les informations sont conservées au sein de la cellule. Deuxièmement, nous étudierons les mécanismes responsables de l'apprentissage chez Physarum polycephalum. Premièrement, nous allons combiner des observations de la structure interne de la cellule et de la modélisation afin d’étudier comment se réorganise la cellule pendant l’apprentissage. Deuxièmement, nous allons étudier comment les mécanismes de régulation épigénétiques peuvent soutenir l'apprentissage. Enfin, à un niveau évolutif, nous étudierons à quel point les capacités d'apprentissage sont variables au sein de l’espèce mais aussi entre espèces. Nous examinons également si l'apprentissage chez Physarum polycephalum améliore significativement leur performance en terme de croissance et de survie. Nous sommes convaincus qu'une intensification de la recherche sur les organismes unicellulaires tels que Physarum polycephalum aidera à la compréhension des origines de l'apprentissage.