La même vision pour tous les primates

Publié par Isabelle le 05/12/2020 à 13:00
Source: Université de Genève
Le plus petit primate du monde révèle l'incroyable conservation de notre système visuel pendant les millions d'années de l'évolution.


Le microcèbe mignon, la plus petite espèce de primates, possède une excellente vision. Plus d'un cinquième du cortex cérébral de ce lémure est dédié au traitement visuel afin d'accueillir un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) suffisant d'unités de traitement des pixels.
© UNIGE/Huber

Les primates traitent une information visuelle donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...), apparentée à un pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une...) d'une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) digitale (Les digitales forment le genre Digitalis, environ 20 espèces de plantes herbacées...), grâce à de petites unités de calcul situées dans le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou...) visuel de leur cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...). Des scientifiques de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE), en collaboration avec l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) de Göttingen et du Musée national d'histoire naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès...) de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...), ont cherché à savoir si ces unités de calculs s'adaptaient aux grandes différences de taille entre primates, pouvant varier d'un facteur 1000, afin de comprendre les origines de nos capacités visuelles. Le microcebus murinus ou microcèbe mignon, figure parmi les plus petits d'entre eux, est un lémurien de Madagascar (Madagascar (Madagasikara en malgache), ou la République de Madagascar (Repoblikan'i...) qui pèse à peine 60 grammes. Dans une étude publiée dans la revue Current Biology, les scientifiques ont comparé le système visuel du microcèbe à celui d'autres primates et constaté que la taille de ces unités de traitement visuelles est identique chez tous les primates, indépendamment de leur taille corporelle. Étant donné que le microcèbe mignon partage plusieurs caractéristiques avec les premiers primates, ces résultats indiquent l'incroyable conservation de notre système visuel et soulignent son importance dans notre quotidien et celui de nos lointains ancêtres.

Depuis plus d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...), le système visuel des primates fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'études scientifiques approfondies. Elles ont révélé que contrairement à d'autres mammifères comme les rongeurs, l'information visuelle est traitée par "pixel" grâce à de petites unités de calcul dédiées, localisées dans le cortex visuel. "Comme les différentes espèces de primates couvrent une large gamme de tailles, nous sommes amenés à nous demander si cette unité de calcul de base s'adapte à la dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une...) du corps, donc du cerveau. Est-elle simplifiée ou miniaturisée, par exemple, chez le plus petit primate (Les primates (du latin primas, atis signifiant « celui qui occupe la première...) du monde (Le mot monde peut désigner :), le microcèbe mignon?", questionne Daniel Huber, professeur au Département des neurosciences (Les neurosciences correspondent à l'ensemble de toutes les disciplines biologiques et...) fondamentales de la Faculté de médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Genève.

Peu importe la taille

Pour répondre à cette question, le fonctionnement du système visuel du microcèbe mignon a d'abord dû être analysé par une technique d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...). Des formes géométriques représentant des lignes d'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) diverses sont présentées aux petits lémuriens puis les neurones répondant au stimulus visuel sont repérés par imagerie. La répétition des mesures dessine petit à petit les unités de calculs traitant les informations directionnelles, soit la définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) d'un pixel pour cette approche expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...). "Nous nous attendions à voir des pixels de taille minuscule, proportionnels à la petite taille du lémurien, mais nos données ont révélé qu'ils mesurent plus d'un demi-millimètre de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...)", précise Daniel Huber.

En comparant ces données à celles disponibles pour les circuits visuels des différentes espèces de primates étudiées jusqu'ici, les scientifiques ont fait une découverte surprenante: cette unité de traitement de base est de taille presque identique chez le microcèbe de 60 grammes, les macaques d'environ sept kilos et les grands primates de plusieurs dizaines de kilos, dont l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...). Les chercheurs et les chercheuses ont également constaté que le nombre de neurones par unité de traitement ainsi que leur organisation (Une organisation est) fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions....) était presque identique chez tous les primates.

"55 millions d'années de séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) sur différents continents est un très long chemin évolutif à parcourir. Je me serais attendu à un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) de similitudes générales et de différences caractéristiques entre les espèces dans ces modules neuronaux. Mais le fait est que, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) simplement: il est pratiquement impossible de les différencier", s'émerveille Fred Wolf, physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) à l'Institut Max Planck de Göttingen, co-auteur de l'étude en tant que spécialiste de l'évolution des systèmes visuels.

Une vision performante grâce à un système incompressible

Ces résultats renseignent sur les origines de la vision des primates. Tout d'abord, le fait que cette unité soit si bien conservée suggère qu'elle a probablement évolué très tôt dans l'histoire des primates, indiquant que nos ancêtres primates avaient des capacités visuelles similaires aux nôtres.

Deuxièmement, la découverte des scientifiques de l'UNIGE et de leurs collaborateurs/trices révèlent que cette partie du système visuel ne peut pas être comprimée ou réduite. Un nombre fixe de neurones doit donc être impliqué pour assurer sa fonctionnalité optimale. "Pour les minuscules espèces de primates ayant une excellente vision, comme le microcèbe mignon, le système visuel doit être relativement grand, comparé à la taille de leur cerveau, pour accueillir un nombre suffisant d'unités de traitement des pixels", précise le neuroscientifique genevois. En effet, plus d'un cinquième du cortex cérébral de ce lémurien est dédié au traitement visuel. À titre de comparaison, les circuits neuronaux de la vision occupent à peine 3 % du cerveau humain.

"Cette étude souligne également l'importance capitale (Une capitale (du latin caput, capitis, tête) est une ville où siègent les pouvoirs,...) de la conservation de l'habitat des espèces de primates comme le microcèbe mignon, notamment dans les forêts de Madagascar. Ces habitats disparaissent à un rythme alarmant, emportant avec eux les précieuses clés de compréhension de nos propres origines", conclut Daniel Huber.

Publication:
Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) est publiée dans Current Biology - DOI: 10.1016/j.cub.2020.11.027

Contact:
Daniel Huber - Professeur associé - Département des neurosciences fondamentales - Faculté de médecine, UNIGE - Daniel.Huber at unige.ch
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