Echographie d'un bébé raie manta

Les raies manta donnent directement naissance à des petits. Mais comment font-ils pour s’oxygéner à l’intérieur de l’utérus sans cordon ombilical ni placenta ? C’est simple, tout comme les poissons dans l’eau, les embryons aspirent activement le fluide intra-utérin oxygéné par la bouche, le font passer sur les branchies et l’expulsent par les spiracles. Une grande première chez un vertébré.

De nombreuses espèces de requins et de raies sont ovovivipares. Les embryons se développent initialement à l'intérieur d'œufs qui vont éclore dans l'utérus de la mère. Ils poursuivent alors leur croissance jusqu’à ce qu’ils soient expulsés vers le milieu extérieur. À l’inverse de la situation rencontrée chez les mammifères, les embryons libérés dans le milieu intra-utérin n’ont ni cordon ombilical, ni placenta. Mais alors, comment peuvent-ils respirer et donc s’oxygéner ? Une partie du mystère vient d’être dévoilée dans la revue Biology Letters par Taketeru Tomita du Hokkaido University Museum.

En novembre 2008, un pêcheur a malencontreusement capturé une raie manta dans ses filets au large de l’île japonaise d’Okinawa. Il a tout de suite fait appel à des chercheurs étudiant justement la reproduction de ceschondrichtyens à l'Okinawa Churaumi Aquarium. À tout hasard, ceux-ci ont pratiqué une échographie sur l’animal après l’avoir immobilisé à l'intérieur d'une cuve, un rien trop étroite, de 3,7 mètres de large. La surprise a été de taille, la Manta alfredi abritait en effet un embryon en parfait état de santé, mais qui ouvrait et fermait constamment sa bouche. Les enregistrements vidéo et des embryons de raies ont été analysés par Taketeru Tomita.

La durée de gestation des raies manta est de 13 mois. À terme, elles peuvent donner naissance à un ou deux petits qui sont de véritables manta miniatures. Ils nagent comme leurs parents et adoptent d'ailleurs leur mode de respiration, dès leur libération dans le milieu marin. © Okinawa Churaumi Aquarium

Les résultats sont tombés, les bébés raies aspireraient activement le liquide intra-utérin oxygéné par la bouche, le dirigeraient vers les branchies et l’expulseraient par les spiracles, un mode de respiration pratiqué par de nombreux poissons, mais pas par les raies manta adultes qui se contentent de nager la bouche ouverte. La découverte de cette respiration active intra-utérine serait une première mondiale au sein du groupe des vertébrés. Ce phénomène est en revanche régulièrement observé chez des requins se développant à l'intérieur d'œufs libérés dans le milieu extérieur. Le bébé raie est né 8 mois après la capture de sa mère. Il pesait alors 50 kg et présentait une envergure de 2 m.

Sources : 

- article original Quentin Mauguit pour Futura-Sciences, publié le 10 juin 2012. 

- Tomita, T., Toda, M., Uchida. S. & Nakaya, K. (2012). Live-bearing manta rey: how the embryo acquires oxygen without placenta and ombilical cord. Biology Letters. 

- Site de l'aquarium Okinawa Churaumi Aquarium

L'espacement des lettres améliore la lecture chez les enfants dyslexiques

L'augmentation de l'espacement des lettres d'un mot et des mots d'un texte améliore la vitesse et la qualité de la lecture chez les enfants dyslexiques, et ce sans aucun entrainement préalable. Ils lisent en moyenne 20 % plus vite et font deux fois moins d'erreurs. C'est ce que vient de constater une équipe de recherche franco-italienne co-dirigée par Johannes Ziegler du Laboratoire de psychologie cognitive (CNRS/Aix-Marseille Université). Ces résultats sont publiés la semaine du 4 juin 2012 par la revue Proceedings of the National Academy of Science (PNAS). Parallèlement à ces résultats, une application iPad/iPhone a été élaborée par l'équipe et est disponible sous le nom de « DYS ». Elle permet aux parents et aux enfants de modifier l'espacement des lettres et de tester les bénéfices de cette manipulation sur la lecture. Les chercheurs pourront ainsi recueillir à grande échelle et en temps réel des données qu'ils pourront ensuite analyser et étudier.

La dyslexie est un trouble de l'apprentissage de la lecture lié à une difficulté à identifier les lettres, les syllabes ou les mots, qui se manifeste en l'absence de déficits intellectuels ou sensoriels  et généralement malgré une scolarisation adéquate. La dyslexie touche environ un enfant par classe et 5 % de la population en moyenne et entraîne souvent des difficultés dans l'écriture.

Dans cette étude, les chercheurs ont testé les effets de l'espacement des lettres sur la lecture chez 54 enfants dyslexiques italiens et 40 enfants dyslexiques français, âgés entre 8 et 14 ans. Les enfants devaient lire un texte composé de 24 phrases dans lesquelles l'espacement était soit normal, soit plus grand. Résultat : l'augmentation de l'espacement a permis aux enfants dyslexiques d'améliorer leur lecture en vitesse et en précision. Ils lisent en moyenne 20 % plus vite et font deux fois moins d'erreurs. Cette amélioration de la lecture pourrait être due au fait que les enfants dyslexiques sont particulièrement sensibles à « l'encombrement perceptif », c'est-à-dire au masquage visuel de chaque lettre par celles qui l'entourent. Les résultats de cette étude montrent que ce phénomène d'encombrement délétère peut être réduit par un simple écartement des lettres.

Ce constat ouvre une piste intéressante dans le domaine des méthodes de rééducation de la dyslexie. En effet, pour lire mieux, il faut lire plus, or un enfant dyslexique lit en une année ce qu'un « normo-lecteur » lit en 2 jours. Car pour un enfant dyslexique qui n'arrive pas à décoder convenablement et lit de façon lente et laborieuse, lire devient un « supplice » qui ne l'encourage pas à le faire régulièrement. Les chercheurs ont trouvé une astuce simple et efficace qui permet aux enfants dyslexiques de rompre ce cercle vicieux en lisant correctement plus de mots et en moins de temps.

Une application iPad/iPhone nommée « DYS » a été élaborée parallèlement à ces résultats de recherche par Stéphane Dufau, ingénieur de recherche au CNRS, au Laboratoire de psychologie cognitive. Disponible dans un premier temps en français et en anglais et téléchargeable gratuitement sur l'Apple Store, elle permet aux parents et aux enfants de manipuler l'espacement des lettres et de tester les bénéfices de cette manipulation sur la lecture. Les chercheurs pourront quant à eux recueillir à grande échelle des données qui leur permettront de quantifier puis d'analyser s'il existe un espacement optimal en fonction de l'âge de la personne et du niveau de lecture.

Article original : Communiqué de presse du CNRS, publié le 5 juin 2012

Source : Zorzia, M. et al. (2012). Extra-large letter spacing improves reading in dyslexia. PNAS, 109 (22).

Pour télécharger l'application DYS c'est ici. 

Techniques de chasse des chauves-souris

Les chauves-souris chassant dans le noir, comment font-elles pour trouver leurs proies, puis juger leur taille et leur comestibilité ? L’écholocation ne fait pas tout ! Les chiroptères suivent une stratégie complexe, mais surtout flexible pour éviter au maximum de tomber sur plus gros que soi ou sur un festin indigeste.

Les chauves-souris sont de redoutables prédateurs appréciant tout particulièrement les insectes ou, selon les espèces, des amphibiens. Comment font-elles pour trouver leurs proies au sol ou en plein air dans l’obscurité, puisqu’elles sortent principalement la nuit ? Elles ont certes recours à l’écholocation, mais ce système de détection dont le principe de fonctionnement est similaire à celui d’un sonar, a une portée limitée.

Comme tous les prédateurs, les chauves-souris doivent être capables d’interpréter différents indices ou signaux fournissant des informations sur leurs proies, notamment sur leur taille et leur comestibilité, les protégeant des aliments toxiques. Mais comment font ces mammifères dans l’obscurité ?

Rachel Page, du Smithsonian Tropical Research Institute (STRI), a voulu en savoir plus. Dans une salle expérimentale, elle s’est amusée à déclencher des comportements d’attaque à l'aveugle, puis à observer la réaction des chauves-souris face à des proies… parfois inattendues. Ces mammifères volants font preuve de grandes capacités d’adaptation, surtout en présence d’informations contradictoires, comme lorsqu’une proie, habituellement inoffensive, a été recouverte de poison. Car l’écholocation ne fait pas tout. Ces résultats sont présentés dans la revue Naturwissenschaften.

Les chauves-souris Trachops cirrhosus jugent le niveau de toxicité de leurs proies extrêmement rapidement. L'animal fond sur sa cible (a) et l'attrape (b), il repart ensuite en direction d'une barre où il pourra s'accrocher (c). Entretemps, il s'est rendu compte que la grenouille avait été recouverte de toxine et qu'elle était donc impropre à la consommation, d'où son rejet (d). Ces 4 étapes se sont en tout déroulées en moins d'une demi-seconde. © Rachel Page et al. 2012,Naturwissenschaften

La chauve-souris, un protocole d’attaque et de capture bien défini

Les expériences ont été menées avec huit phyllostomes à lèvres frangées, ou chauves-souris mangeuses de grenouilles, Trachops cirrhosus qui vivent en Amérique centrale. L’émission de sons d'amphibien Engystomops pustulosus, le met préféré des Trachops sp., au moyen de diffuseurs a toujours provoqué des réponses d’attaques filmées par des camérasinfrarouge. Le rôle majeur joué par l’audition est ainsi prouvé, mais ce fait n’est pas nouveau et avait déjà été décrit auparavant.

En piqué, les chauves-souris mettent à jour leurs informations sur la proie. Elles vont notamment juger leur taille et s’écarter de leurs cibles en cas d’incohérence, par exemple lorsque le son émis est celui d’une petite grenouille E. pustulosus mais que c’est un gros crapaud Rhinella marinatoxique qui se trouve en bout de course. L’écholocation serait utilisée dans cette phase, pour prendre des mesures à distance et dans le noir.

Une fois la taille des leurres estimées, comment les chauves-souris jugent-elles leur comestibilité ? Il n’y a pas de mystère, elles doivent goûter. Toutes les petites proies ont été attrapées, mais celles qui sont toxiques, ou normalement inoffensives mais recouvertes de poison (toxine de R. marina) par les expérimentateurs, ont directement été rejetées et abandonnées. Les chauves-souris font donc une analyse chimique postcapture de leurs proies en quelques centaines de millisecondes.

Ces expériences démontrent toute la complexité des stratégies mises en œuvre par les chauves-souris pour rechercher de la nourriture, l'évaluer et l’attraper. La flexibilité dont elles font preuve durant leurs attaques leur permet de diminuer au maximum les risques d’erreur. Celles-ci peuvent en effet être énergiquement coûteuses et surtout dangereuses. Elle procure également un avantage de taille lors des explorations entreprises en dehors des territoires connus.

Source :

Sequential assessment of prey through the use of multiple sensory cues by an eavesdropping bat

Rachel A. Page, Tanja Schnelle, Elisabeth K. V. Kalko, Thomas BungeetXimena E. Bernal

Naturwissenschaften, Online First™, 17 mai 2012

Article original de Quentin Mauguit, pour Futura-Sciences, publié le 26 mai 2012

Influence des couleurs sur la reconnaissance des mots

Comment est organisée la mémoire sémantique, ou mémoire du sens ? Chacun sait qu’une tomate est rouge, tout comme le sang. Mais comment s’organisent ces représentations dans notre cerveau ? Eiling Yee et ses collègues, de l’Université de San Sebastian en Espagne, ont montré que les objets qui ont la même couleur ont probablement des représentations mentales qui se recouvrent. Par exemple, le fait de lire brièvement le mot sang entraîne une préactivation inconsciente, dans le cerveau, d’autres mots liés de couleur rouge, tel le mot tomate, de sorte que celui-ci est identifié plus rapidement quand on demande au sujet de le reconnaître sur un écran de projection. De même avec des termes comme concombre et émeraude. Certaines personnes, a découvert E. Yee, sont toutefois plus sensibles que d’autres à cet effet.


Sources :


Article original écrit par Sébastien Bohler pour Cerveau & Psychologie, publié le 16/05/2012

Article de recherche :

Yee, E., Ahmed, S.Z., & Thompson-Schill, S.L. In Press. Colorless Green Ideas (Can) Prime Furiously. Psychological Science.

Apprentissage et mémorisation : le rôle des néo-neurones dévoilé

Des chercheurs de l'Institut Pasteur et du CNRS viennent d'identifier chez la souris le rôle des néo-neurones formés par le cerveau adulte. En parvenant à les stimuler de manière sélective, les chercheurs montrent que ces néo-neurones améliorent les capacités d'apprentissage et de mémorisation de tâches difficiles. Cette nouvelle propriété des néo-neurones dans l'intégration d'informations complexes pourrait ouvrir des perspectives dans le traitement de certaines maladies neuro-dégénératives. Cette publication est en ligne sur le site de la revue Nature Neuroscience.

La découverte de nouveaux neurones formés par le cerveau adulte avait fait grand bruit en 2003. Elle mettait à mal le dogme quasi-séculaire selon lequel le nombre de neurones est défini dès la naissance, toute perte étant irréversible. Une découverte d'autant plus incroyable que la fonction de ces nouveaux neurones restait indéterminée jusqu'à aujourd'hui.

L'équipe de Pierre-Marie Lledo, chef de l'unité Perception et mémoire (Institut Pasteur/CNRS), vient de mettre en évidence, chez la souris, le rôle joué dans l'apprentissage et la mémoire par ces néo-neurones formés par le cerveau adulte. A l'aide d'un dispositif expérimental utilisant l'optogénétique mis au point par la même équipe et qui avait déjà fait l'objet d'une publication en décembre 2010, les chercheurs ont démontré que ces néo-neurones, quand ils sont stimulés par un bref flash lumineux, facilitent l'apprentissage ainsi que la mémorisation de tâches complexes. Ainsi les souris mémorisent plus rapidement les informations proposées pendant la tâche d'apprentissage et se souviennent des exercices 50 jours après l'arrêt des expérimentations. A l'inverse, les néo-neurones générés juste après la naissance de l'individu ne confèrent aucun avantage, ni pour l'apprentissage, ni pour la mémoire. Seuls les neurones produits par le cerveau adulte sont donc importants pour l'apprentissage et la mémoire.

« Cette étude démontre que l'activité de quelques neurones produits chez l'adulte peut avoir un effet important sur les processus cognitifs et le comportement. De plus, ce travail illustre, en partie, comment le cerveau assimile de nouvelles stimulations. Dans notre vie quotidienne, l'activité électrique (mimée par nos flashs lumineux) est exercée par les centres de l'attention de notre cerveau » explique Pierre-Marie Lledo qui a dirigé ce travail.

Au-delà du rôle fonctionnel qu'elle établit, cette découverte réaffirme le lien patent entre « humeur » (définie ici par un schéma particulier de stimulation) et activité cérébrale : il est établi que la curiosité, l'éveil et le plaisir favorisent la formation de néo-neurones et, grâce à eux, l'acquisition de nouvelles compétences cognitives. A l'inverse, un état dépressif se répercute sur la production de nouveaux neurones et déclenche un cercle vicieux qui entretient cet abattement. Ces résultats et les technologies d'optogénétique qui ont permis d'y parvenir pourraient se révéler très utiles pour la mise au point de protocoles thérapeutiques visant à contrer le développement des maladies neurologiques ou psychiatriques.

Références :

Activation of adult-born neurons facilitates learning and memory, Mariana Alonso, Gabriel Lepousez, Sebastien Wagner, Cedric Bardy, Marie-Madeleine Gabellec, Nicolas Torquet and Pierre-Marie Lledo, publié en ligne sur le site de Nature Neuroscience, le 13 mai 2012

Source : article original publié comme communiqué de presse du CNRS, le 14 mai 2012.

Echolocation chez les chauves-souris et les odontocètes : nouvelles découvertes sur le comportement de fourragement des cétacés révèle une surprenante convergence évolutive

Bien qu'ayant évolué séparément pendant des millions d'années dans différents milieux, les chauves-souris et les odontocètes1 utilisent des comportements acoustiques similaires pour localiser, poursuivre et capturer leur proie grâce à l'écholocation2. Une équipe de chercheurs danois viennent de montrer que les comportements acoustiques de ces deux groupes sont très similaires pendant la chasse. Cette découverte a été permise grâce à une nouvelle balise de trackage pour les cétacés qui a permis aux scientifiques de suivre pour la première fois les comportements de chasse des cétacés dans la mer. 

Les chauves-souris et les odontocètes ont eu de nombreuses opportunités de faire évoluer différemment leurs techniques d'écholocation depuis leur plus récent ancêtre commun qui était incapable de faire de l'écholocation. Néanmoins, on sait depuis des années que ces deux groupes utilisent le même intervalle de fréquences pour leurs ultrasons (entre 15 à 200 KiloHertz3) lors de la chasse. Ce fait est surprenant car le son se propage 5 fois plus vite dans l'eau que dans l'air, ce qui procure aux odontocètes une information plus précise temporellement qu'aux chauves-souris pour choisir à quel moment intercepter leur proie. 

Maintenant, un nouveau dispositif permet d'enregistrer ce que les cétacés entendent ainsi que leurs mouvements dans l'océan. Grâce à cette nouvelle technologie, Peter Teglberg Madsen et Annemarie Surlykke, des chercheurs danois, ont découverts plus de similarités entre les tactiques acoustiques de ces animaux. 

Les chauves-souris augmentent le nombre de cris par seconde (le taux de buzz) lorsqu'elles poursuivent une proie. On pensait que les odontocètes maintenaient leur taux de cris (ou clics) constants, quelque soit leur distance par rapport à la proie. En fait, cette nouvelle recherche a permis de montrer que ces cétacés augmentent eux-aussi leur taux de cris lorsqu'ils atteignent leur proie (avec un taux similaire à celui des chauves-souris, aux alentours de 500 cris par seconde). 

Chauves-souris et odontocètes, contrairement à ce que l'on pouvait penser, opèrent donc sur les mêmes taux de cris d'écholocation et sur les mêmes fréquences. Ces similarités soutiennent l'idée que leur comportement acoustique peut avoir été défini par les limites des capacités de traitement auditifs du cerveau des mammifères. 

1 Odontocète : sous-ordre des cétacés regroupant les dauphins, les cachalots, les orques, les bélugas, les marsouins, les narvals et les globicéphales

2 Echolocation : l'animal envoie des ondes sonores qui vont heurter tous les obstacles se trouvant devant lui et revenir à la source. Cela permet à l'animal d'avoir une image en 3 dimensions de son environnement. 

3 Pour comparaison, l'oreille humaine perçoit les sons entre 20 Hertz et 20 KiloHertz. 

Sources :

Acoustical Society of America (ASA), 2012, May 8. Bats, whales and bio-sonar: New findings about whales' foraging behavior reveal surprising evolutionary convergence.

Article original (en anglais) publié par ScienceDaily, le 8 mai 2012

Note personnelle :

Cette découverte sur l'évolution du comportement d'écholocation m'a vraiment passionné, ayant moi-même travaillé sur ce thème dans le groupe des chauves-souris il y a quelques années. D'ailleurs, si ce sujet vous intéresse mon étude (datant de 2008, non réactualisée) est disponible en ligne sur le site du Muséum National d'Histoire Naturelle : 

http://vigienature.mnhn.fr/sites/vigienature.mnhn.fr/files/uploads/PaulineVANLAERE_dossier.pdf

Pour bien vieillir, ne regrettez rien

Article d'Isabelle, pour Techno-Science.net

L'une des clés pour bien vieillir du point de vue émotionnel est de ne pas faire cas de regrets pour des occasions ratées indique une nouvelle étude. Lorsqu'on est jeune, un regret peut aider à prendre de meilleures décisions par la suite. Les possibilités de nouvelles opportunités se réduisant avec l'âge, y penser perd probablement son intérêt. 

Pour trouver une base physiologique à cela, Stefanie Brassen et ses collègues en Allemagne ont utilisé l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, ou IRMf, pour comparer l'activité cérébrale de trois catégories de personnes, de jeunes adultes et des adultes plus âgés déprimés ou en bonne santé. En jouant à un jeu sur l'ordinateur, les volontaires ouvraient des séries de boîtes contenant soit de l'argent soit le dessin d'un diablotin qui causait la fin de l'exercice et entraînait la perte de tout l'argent gagné jusqu'à ce moment-là. Après avoir ouvert la boîte, les joueurs pouvaient décider de continuer ou de s'arrêter avec leurs gains. A la fin de l'expérience, toutes les boîtes étaient ouvertes, révélant aux joueurs jusqu'où ils auraient pu continuer sans perdre.

En découvrant qu'ils avaient raté des occasions d'obtenir plus d'argent, les jeunes adultes et les plus âgés déprimés ont pris ensuite plus de risques. Les autres adultes n'ont en revanche pas vraiment changé de comportement. De même, l'activité dans deux régions du cerveau l'une appelée striatum ventral qui intervient dans le sentiment du regret et l'autre associée à la régulation des émotions, le cortex cingulaire antérieur, était comparable entre les adultes jeunes et plus âgés déprimés. Ces deux dernières catégories voyaient aussi la conductivité de la peau et leur battement cardiaque augmenter lorsqu'elles découvraient les occasions manquées, contrairement aux adultes plus âgés non déprimés. 

Brassen et ses collègues avancent que ces derniers ont des stratégies mentales utiles, comme de se rappeler que l'issue du test dépend de la chance, alors que les adultes déprimés peuvent se reprocher leur résultat. Les auteurs spéculent même que former les gens à utiliser ces stratégies mentales pourrait les aider à préserver leur santé émotionnelle avec l'âge.

Référence:
"Don't Look Back in Anger! Responsiveness to Missed Chances in Successful and Nonsuccessful Aging" par S. Brassen, M. Gamer, J. Peters, S. Gluth et C. Büchel de l'University Medical Center Hamburg-Eppendorf à Hambourg, Allemagne. Science 20 avril 2012, article n°21.