Les circuits du goût de la drosophile reliés à l’alimentation

Une drosophile peut percevoir les goûts avec ses pattes, ses ailes, ses pièces buccales et son pharynx. Un signal reçu par une patte peut l’amener à s’arrêter et à examiner son environnement ; un autre, dans le pharynx, peut réguler la déglutition. Des chercheurs de la Fondation Champalimaud et leurs collaborateurs ont désormais suivi ces signaux dans le système nerveux jusqu’aux neurones moteurs qui commandent l’alimentation — la première carte complète de ce câblage reliant le goût à l’action chez un animal, selon l’équipe.

Cette carte s’inscrit dans une reconstruction bien plus vaste. Dans une étude associée publiée dans Cell, les chercheurs ont suivi et recensé 166 700 neurones du système nerveux central d’une drosophile mâle adulte, en identifiant plus de 11 000 types cellulaires distincts. Le jeu de données conserve la liaison entre le cerveau et le cordon nerveux, l’équivalent insecte de la moelle épinière, de sorte que les signaux sensoriels peuvent être suivis jusqu’aux mouvements des pattes, des ailes et de l’appareil d’alimentation.

L’intelligence artificielle (IA) a contribué à suivre les neurones et leurs connexions dans des données de microscopie électronique, et à prédire si certains neurones excitent ou inhibent les autres. Des humains ont ensuite effectué une vérification et une annotation approfondies. Un connectome — la carte des connexions entre les neurones par l’intermédiaire des synapses, ces jonctions où les signaux circulent — montre donc davantage que les points d’arrivée du câblage : il fournit aussi des indices sur la nature du message transmis.

Le principe d’organisation est frappant, mais précis. Les récepteurs gustatifs sont dispersés sur le corps, mais les signaux porteurs d’une valeur similaire — indiquant qu’une chose est « bonne » ou « mauvaise » — ont tendance à converger vers les mêmes circuits, plus profondément dans le cerveau. Le lieu d’origine du signal n’est pas effacé : un goût détecté sur une patte peut déclencher une exploration, tandis qu’un goût perçu dans le pharynx peut orienter la déglutition. Ces mêmes voies sont également reliées à des circuits impliqués dans la locomotion, la libération d’hormones et la parade nuptiale.

Qu’est-ce qui change concrètement ? Les chercheurs disposent désormais d’une méthode pour tester comment un jugement sensoriel devient un acte physique et pour examiner des voies susceptibles d’expliquer la libération anticipée d’insuline avant même l’absorption d’une seule calorie. La carte pourrait également éclairer des études sur les fleurs pollinisées par les insectes, les cultures attaquées par les ravageurs et les lieux où se nourrissent les moustiques vecteurs de maladies. L’efficacité de ses circuits pourrait suggérer des principes pour les systèmes artificiels et fournir une feuille de route technique pour des projets de connectomique de plus grande ampleur.

Cette avancée reste une carte du câblage d’une drosophile mâle adulte. L’effort plus vaste de l’équipe a duré près de deux décennies et a mobilisé la Fondation Champalimaud, le campus Janelia du Howard Hughes Medical Institute, le MRC Laboratory of Molecular Biology, l’Université de Cambridge et Google Research ; les prochains objectifs cités par les chercheurs sont les connectomes de souris et d’humains.