Javier Apfeld a abordé la question comme un détective de vers. Sauf qu'au lieu de résoudre le meurtre d'une créature agitée, le biologiste essayait de comprendre pourquoi les vers ne mouraient pas, malgré la présence courante d'une toxine mortelle dans les environnements dans lesquels ils vivent.

Le verdict :Les vers savent détecter et esquiver la menace chimique. Une astuce qu'ils utilisent, comme le décrivent Apfeld et ses collègues dans un nouvel article publié dans PLOS Pathogens , c'est qu'ils savent se débrouiller avec un peu d'aide de leur nourriture.

Et, dit Apfeld, professeur adjoint de biologie à Northeastern, comprendre les méthodes des vers pourrait nous aider à comprendre comment d'autres créatures, y compris les humains, qui font face à la même menace toxique peuvent contrecarrer cet ennemi chimique.

Le ver en question s'appelle Caenorhabditis elegans, et c'est un type de ver rond microscopique souvent utilisé comme organisme modèle pour étudier les maladies humaines. L'une des plus grandes menaces à son existence est une substance courante :le peroxyde d'hydrogène.

Le peroxyde d'hydrogène peut être fatal pour toutes sortes d'organismes. Le composé chimique réagit facilement avec d'autres molécules et peut briser les parois cellulaires. On le trouve partout dans le monde naturel, en particulier dans les sphères microscopiques car il est produit par un large éventail de micro-organismes.

Le peroxyde d'hydrogène est si commun que de nombreux organismes ont développé des mécanismes de défense contre sa toxicité. Une méthode consiste à produire des enzymes qui dégradent la toxine chimique et l'empêchent de causer des dommages. Les vers ne sont pas différents.

Mais dans une étude précédente, Apfeld et son équipe ont remarqué une chose étrange :C. elegans désactive ses défenses contre le peroxyde d'hydrogène lorsqu'il mange.

"Cela semblait un peu bizarre au début", dit-il. "Mais il s'avère que les bactéries que mangent les vers ont des défenses similaires, ces enzymes qui dégradent le peroxyde."

Apfeld a supposé que peut-être que lorsque les vers sentent la nourriture, ils pensent qu'ils pourront coopter la protection de cette bactérie pour eux-mêmes. Du point de vue des vers, cela a du sens, dit-il :"Pourquoi induire une protection alors que vous pouvez libérer la protection contre les bactéries ?"

Mais toutes les bactéries n'offrent pas la même protection aux vers. Alors, les vers pourraient-ils réellement faire la différence entre quelle collation les protégerait et laquelle ne le ferait pas ?

Apfeld a posé la question aux étudiants de son laboratoire. Ils ont mis en place plusieurs expériences qui ont forcé les vers à choisir entre différents aliments dans une boîte de Pétri, parfois en présence de peroxyde d'hydrogène.

Dans une expérience, les chercheurs ont donné aux vers le choix entre des bactéries qui dégradent le peroxyde d'hydrogène et des bactéries qui ne le font pas. Ils plaçaient un ver entre les deux choix dans la boîte de Pétri et regardaient où il allait.

Sans surprise, "quand il y avait du peroxyde autour, les vers avaient vraiment une forte préférence pour les bactéries qui les protégeaient", explique Apfeld. Parfois, les vers allaient aux deux endroits, mais une fois qu'ils sentaient que la bactérie n'allait pas les protéger, ils laissaient généralement cette nourriture.

Mais pas toujours, dit Apfeld. "C'est une décision difficile" pour les vers, dit-il. "Laissez-vous la nourriture ? Parce que si vous laissez la nourriture, vous risquez de ne plus rencontrer de nourriture et de mourir. Et si vous restez, vous pouvez aussi mourir", s'il y a du peroxyde d'hydrogène autour.

Pour approfondir la prise de décision de C. elegans, Apfeld a collaboré avec Vivek Venkatachalam, professeur adjoint de physique à Northeastern, et son laboratoire pour imaginer l'activité cérébrale associée à ces choix. L'équipe a identifié les neurones qui répondaient à la présence de peroxyde d'hydrogène dans l'environnement et ceux qui réagiraient à la nourriture.

Les chercheurs ont découvert que dans un environnement contenant à la fois de la nourriture et du peroxyde d'hydrogène, une seule des réponses neurologiques gagnerait. Si la bactérie offrait moins de protection, le mécanisme neurologique de recherche de nourriture était moins susceptible de gagner, et le ver mettrait son énergie à échapper à la menace du peroxyde d'hydrogène plutôt qu'à avaler la bactérie.

"Ils réagissent à la concentration de nourriture, à la concentration de peroxyde", explique Apfeld. "Mais nous commençons seulement à comprendre comment les vers prennent des décisions et comment ils réagissent aux signaux contradictoires."

Une enquête plus approfondie, dit-il, est justifiée pour mieux comprendre comment le cerveau coordonne le patchwork d'entrées sensorielles qui signalent le danger, la nourriture et d'autres indicateurs importants pour la survie. Et les comprendre dans les vers pourrait fournir des indices sur la façon dont les créatures dotées de systèmes neurologiques plus complexes (comme les humains) savent comment réagir de manière à se protéger.