Une nouvelle recherche de l'UC San Francisco révèle que bien que les jeunes oiseaux chanteurs mâles soient génétiquement prédisposés à ressembler à leurs pères, une expérience précoce enrichie avec un père adoptif peut surmonter ce destin génétique. Cette découverte a des implications frappantes pour notre réflexion sur la façon dont l'expérience influence la génétique de traits humains complexes comme la capacité d'apprentissage ou même les maladies psychiatriques, disent les auteurs.

Des neuroscientifiques comme Michael Brainard de l'UCSF, Doctorat., ont longtemps étudié les oiseaux chanteurs comme le pinson du Bengale (Lonchura striata domestica) comme modèle de la façon dont des comportements complexes comme le langage humain sont façonnés par l'expérience précoce. Comme le langage humain, Le chant d'accouplement unique d'un pinson mâle s'apprend tôt dans la vie en écoutant et en imitant les « tuteurs » adultes. Dans la nature, c'est généralement le père de l'oiseau, mais les jeunes oiseaux élevés en laboratoire par des adultes non apparentés apprendront plutôt à chanter la chanson de leur père adoptif.

Maintenant, le laboratoire de Brainard a montré que toutes les premières expériences n'ont pas la même influence sur les jeunes oiseaux impressionnables :exposés uniquement à un « tuteur synthétique, " les jeunes oiseaux recommenceront à chanter comme un père biologique qu'ils n'ont jamais connu ou entendu. La recherche publiée la semaine du 25 décembre 2017 en PNAS -suggère que le chant du pinson a une composante génétique plus forte qu'on ne le pensait auparavant, mais aussi que cette pulsion génétique peut être supprimée par le bon type d'expérience précoce de la vie.

"Ce que nous avons vu, c'est que la contribution génétique au chant d'un oiseau dépend des spécificités de l'expérience de cet oiseau. C'est une démonstration frappante que l'héritabilité de comportements complexes comme le chant des oiseaux n'est pas fixe, comme on le suppose souvent, mais peut varier considérablement en fonction de l'expérience d'un individu, " dit Brainard, professeur de physiologie et de psychiatrie à l'UCSF, chercheur de l'Institut médical Howard Hughes, et membre de l'UCSF Weill Institute for Neurosciences.

Comme indiqué, les chercheurs ont longtemps considéré que la structure du chant des oiseaux adultes était dominée par l'influence de tout chant qu'un oiseau entend lorsqu'il est poussin. Cependant, David Mets, Doctorat., chercheur postdoctoral au laboratoire Brainard et premier auteur du nouvel article, remarqué une quantité surprenante de variation entre les chansons des pinsons bengalis individuels dans le laboratoire, même lorsque tous les oiseaux ont été exposés au même chant de tuteur contrôlé expérimentalement au début de leur vie.

Pour déterminer si ces différences pourraient être causées par une contribution génétique auparavant négligée au chant des oiseaux, Mets a développé un ensemble minutieux d'expériences pour contrôler la contribution de la génétique et de l'expérience. Il a retiré les œufs de leurs nids peu de temps après leur ponte pour s'assurer que les poussins n'entendent jamais le chant de leurs pères, même dans l'oeuf. Il a ensuite exposé les nouveau-nés uniquement à des chansons générées par ordinateur soigneusement contrôlées, dont il variait le tempo pour tenter d'influencer le tempo du chant que les jeunes oiseaux apprendraient.

A la surprise des chercheurs, ils ont constaté que ces oiseaux ignoraient largement le tempo des chants synthétiques, et ont développé des chansons pour adultes avec des tempos beaucoup plus proches des chansons de leurs pères, qu'ils n'avaient jamais entendues. Les chercheurs ont quantifié cette observation, montrant que 55 pour cent de la variabilité dans les chants des oiseaux expérimentaux pourraient être expliqués par des différences dans les chants de leurs pères, mais seulement 21% étaient motivés par des différences dans la chanson synthétique qu'ils entendaient en tant que poussins.

Dans une deuxième série d'expériences, Les Mets se sont débarrassés du tuteur synthétique et ont plutôt exposé des poussins pinsons - qui n'avaient également jamais entendu les chansons de leurs pères - à des mâles adultes vivants sans lien de parenté. Les chercheurs ont de nouveau été surpris de découvrir un renversement complet des résultats observés avec le tutorat synthétique :le chant du tuteur en direct a contribué à 53 pour cent au tempo des chants adultes des jeunes oiseaux, avec des différences dans les chansons de leurs pères contribuant seulement 16 pour cent.

"C'était vraiment excitant car cela a montré que l'expérience fournie par un tuteur en direct peut en fait réduire la contribution de la génétique à des comportements complexes comme le chant des oiseaux, " Mets a déclaré. "Nous savions avant que les tuteurs en direct aidaient les oiseaux à apprendre mieux et plus rapidement, mais nous avons été surpris de découvrir que cette expérience peut en fait remplacer la génétique de l'oiseau. »

"Nous nous sommes habitués à l'idée que des traits et des comportements complexes peuvent avoir une grande composante génétique, " Brainard ajouta, citant des études humaines sur des jumeaux identiques séparés à la naissance qui partagent néanmoins des similitudes surprenantes dans des choses comme leur sens de l'humour, sens de la mode, etc. "Mais ces histoires ont tendance à supposer que la composante génétique est fixe - la réussite scolaire est soit 20 pour cent génétique ou 80 pour cent génétique. Nous montrons ici que la contribution de la génétique est tout sauf fixe - dans le cas de la réussite scolaire, l'école que vous fréquentez peut bien surmonter toute contribution de la génétique."

Les résultats soulèvent la possibilité que les études génétiques humaines qui ne tiennent pas compte des différences dans l'expérience des individus pourraient produire des conclusions trompeuses sur les contributions génétiques à des comportements complexes, dit Brainard.

Les chercheurs espèrent maintenant utiliser le pinson du Bengale comme modèle pour explorer comment la génétique et l'expérience interagissent dans le cerveau pour influencer des comportements complexes comme le chant des oiseaux. « Où dans le cerveau les gènes du père et l'expérience de sa petite enfance se disputent-ils le contrôle du tempo de la chanson ? » Mets a demandé. "C'est la prochaine question vraiment excitante."

Les résultats suggèrent également une opportunité plus large de comprendre les caractéristiques spécifiques des expériences précoces enrichies qui leur permettent de passer outre les prédispositions génétiques, Brainard a déclaré:"C'est loin dans le futur, bien sûr, mais il met en évidence le potentiel d'une intervention comportementale précoce pour aider à atténuer les traits génétiques négatifs, comme une prédisposition aux maladies psychiatriques.