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Cette minuscule espèce d'oiseau possède une mémoire spatiale remarquable, encore meilleure que celle des humains – une nouvelle étude explique pourquoi

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Les mésanges à tête blanche ont une mémoire spatiale exceptionnelle, se souvenant de milliers d'emplacements de caches de nourriture en hiver. Les chercheurs ont découvert près d'une centaine de gènes liés à cette capacité, ce qui indique un compromis entre la mémoire à long terme et la formation de nouvelles mémoires. Une mésange à tête blanche mange des graines dans une mangeoire à la station de recherche de montagne de l'Université du Colorado à Boulder. Crédit : Nicholas Goda/CU Boulder

Les mésanges de montagne font preuve d'une mémoire spatiale remarquable pour survivre aux hivers en se souvenant de nombreux emplacements de caches de nourriture, de nouvelles recherches révélant la base génétique de ce trait et ses implications pour l'adaptation.

Vous avez perdu vos clés ? Vous ne vous souvenez plus où vous avez garé la voiture ? Si seulement vous aviez la mémoire d'une mésange à tête blanche.

Ces minuscules oiseaux, qui pèsent chacun une quinzaine de grammes et possèdent un cerveau à peine plus gros qu'un petit pois, stockent des dizaines de milliers de graines dans divers endroits cachés comme l'écorce des arbres, sous les feuilles mortes et dans les pommes de pin à travers les montagnes. À l'approche de l'hiver, ils sont capables de se souvenir de l'emplacement précis de ces réserves, une capacité remarquable qui les aide à survivre aux hivers rigoureux et aux fortes chutes de neige.

Dans une nouvelle étude récemment publiée dans la revue Biologie actuelleDes chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder et de l'Université du Nevada à Reno ont identifié près d'une centaine de gènes associés à la mémoire spatiale des oiseaux, ou à leur capacité à se souvenir de l'emplacement des objets. L'étude suggère également qu'il pourrait exister un compromis potentiel entre le fait d'avoir une mémoire à long terme solide et la capacité à se débarrasser rapidement de vieux souvenirs pour en former de nouveaux.

Ces résultats pourraient aider les biologistes à mieux comprendre l’évolution de la mémoire spatiale chez les animaux, y compris les humains.

« Les mésanges sont des oiseaux impressionnants », a déclaré Scott Taylor, directeur de la station de recherche en montagne de l'université du Colorado à Boulder et professeur associé au département d'écologie et de biologie évolutive. « Elles peuvent se souvenir de dizaines de milliers d'endroits où elles ont caché de la nourriture pendant tout un hiver et d'un nouvel ensemble de ces endroits l'hiver suivant. Leur mémoire spatiale est beaucoup plus développée que celle de nombreux autres oiseaux qui n'ont pas besoin de cette stratégie pour survivre aux hivers froids. »

Pour évaluer la mémoire spatiale des mésanges sauvages des montagnes, les collaborateurs de Taylor à l'Université du Nevada à Reno, sous la direction du professeur biologiste Vladimir Pravosudov, ont conçu un test astucieux. Ils ont suspendu plusieurs rangées de mangeoires, chacune avec huit mangeoires pour oiseaux contenant des graines, dans les montagnes de la Sierra Nevada en Californie. Chaque mangeoire est dotée d'une porte avec un lecteur de radiofréquence capable de détecter une étiquette apposée par les chercheurs sur les mésanges. L'équipe a ensuite programmé chaque porte pour qu'elle ne s'ouvre qu'à certains oiseaux, de sorte que les mésanges devaient se souvenir de l'emplacement des mangeoires qui s'ouvriraient pour elles.

Pravosudov et son équipe ont ensuite compté combien de fois chaque mésange s'était posée sur la mauvaise mangeoire avant de se souvenir de la bonne. La théorie est que les oiseaux dotés d'une meilleure mémoire spatiale auraient un taux d'erreur plus faible.

À l'aide d'échantillons de sang, l'équipe de l'Université du Colorado à Boulder a également séquencé l'intégralité du génome de 162 mésanges marquées, créant ainsi le plus grand ensemble de données jamais collecté pour évaluer la base génétique des capacités cognitives des mésanges. En comparant les génomes des oiseaux avec leurs performances au test de la mangeoire, l'équipe a identifié 97 gènes associés à l'apprentissage spatial et à la mémoire des mésanges. Les oiseaux présentant des variantes génétiques spécifiques à ces gènes ont fait moins de tentatives infructueuses avant d'atterrir sur leurs mangeoires désignées.

Une grande partie de ces variantes sont associées à la formation de neurones dans l'hippocampe, une partie du cerveau responsable de l'apprentissage et de la mémoire, selon la co-auteure de l'article, Sara Padula, étudiante au doctorat au Département d'écologie et de biologie évolutive.

« Comprendre la base génétique de ce trait nous permettra de comprendre comment il évolue », a déclaré Taylor.

Taylor note que l'ancêtre commun de toutes les mésanges d'Amérique du Nord cachait de la nourriture. Mais des sept espèces des mésanges que l'on trouve actuellement ici, deux n'en ont pas.

« Ils vivent dans un environnement plus doux où la nourriture est généralement disponible toute l’année. Maintenant que nous connaissons les régions génétiques qui sous-tendent la mémoire spatiale, nous pouvons observer à quoi ressemble la variation chez ces espèces qui ont perdu la mémoire cache », a-t-il déclaré.

« Cette étude a considérablement amélioré notre compréhension de la génétique de la mémoire spatiale chez les oiseaux et de la génétique comportementale en général », a déclaré Georgy Semenov, co-auteur de l'article et chercheur associé au Département d'écologie et de biologie évolutive.

Un compromis

Les mésanges qui ont une mémoire spatiale exceptionnelle peuvent vivre jusqu'à neuf ans, ce qui est une longue période pour un petit oiseau, a déclaré Taylor. Mais l'étude suggère qu'avoir une bonne mémoire à long terme peut avoir un prix.

Après avoir exécuté la tâche initiale pendant quelques jours, l’équipe de Pravosudov a attribué de nouvelles mangeoires aux oiseaux.

À la surprise de l'équipe, les mésanges qui avaient obtenu les meilleurs résultats au test initial avaient tendance à avoir du mal à passer à la nouvelle mangeoire. Elles semblaient avoir plus de mal à abandonner leurs souvenirs initiaux et à en créer de nouveaux.

« Dans un environnement plus variable, les résultats de nos collaborateurs suggèrent que les mésanges dotées d’une bonne mémoire à long terme pourraient être désavantagées. Par exemple, en cas de tempête de neige inattendue, ces oiseaux pourraient continuer à essayer de visiter des caches enfouies dans la neige, plutôt que de les oublier et de chercher d’autres caches », a déclaré Padula.

Un climat changeant

Face à un climat en évolution rapide, les oiseaux capables de former rapidement de nouveaux souvenirs pourraient mieux survivre.

« En raison du changement climatique, nous pourrions nous attendre à ce que ces pressions sélectives qui façonnent la mémoire particulière des mésanges depuis des milliers d’années changent considérablement », a déclaré Taylor.

Cet hiver, Taylor et son équipe ont installé le même type de réseau d'alimentation à la station de recherche de montagne de l'université, à l'ouest de Boulder.

Depuis un million d’années, les mésanges des montagnes Rocheuses ont évolué indépendamment de celles de la Sierra Nevada. L’équipe espère déterminer si les deux groupes d’oiseaux ont développé une mémoire spatiale de la même manière dans différentes régions géographiques.

L'équipe souhaite également savoir si les mésanges à tête noire, qui cohabitent avec les mésanges de montagne dans les montagnes Rocheuses, présentent des capacités de mémoire spatiale différentes. Ils poursuivront l'expérience de la mangeoire à la station de recherche de montagne au cours des prochains hivers pour recueillir davantage de données.

« Nous n’avons pas besoin de nous rendre dans une région reculée du monde comme l’Antarctique pour étudier la réaction des animaux au changement climatique. Nous pouvons le faire avec ces oiseaux que la plupart des Nord-Américains connaissent. Je pense que c’est quelque chose de spécial chez les mésanges », a déclaré Taylor.

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