Ontogenèse et phylogenèse des comportements PDF

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Ontogenèse et phylogenèse des comportements I- Introduction Ethologie : étude du comportement animal et humain, (étude du comportement sous différentes approches : expression du comportement, fonction, écologie, évolution…) Les comportements en éthologie peuvent être étudier en se posant 4 grandes questions : (Tinbergen, 1963) - comment fonctionne un comportement (mécanismes internes et externes) ? - comment ce comportement s’est-il mis en place au cours de l’ontogenèse (développement) de l’individu ? - quelle est sa valeur pour la survie de l’individu ? - comment s’est il mit en place au cours de la phylogenèse (histoire de l’espèce) ? Ces 4 questions peuvent se réduire à 2 ensembles : - les aspects proximaux - les aspects ultimes Les aspects proximaux : - étude des mécanismes neurophysiologiques et sensori-moteurs des comportements - étude du développement des comportements chez un individu (dimensions génétiques et ontogénétiques) Les aspects ultimes : - Étude de la valeur adaptative des comportements - Étude des mécanismes de l’évolution favorisant l’apparition des comportements (phylogenèse) Comment expliquer les mécanismes de l’évolution ? C. Darwin a proposé 2 théories fondamentales : - La sélection naturelle - La sélection sexuelle A l’âge de 22 ans (1831), il fait un long périple sur le Beagle. Il réalise 5 grandes observations et en déduit 3 propositions. Observations : 1) La majorité des espèces ont une très grande fécondité (surproduction de descendants) 2) En dehors des fluctuations saisonnières, la taille des populations est stable 3) Les ressources naturelles sont limitées 4) Les caractéristiques des individus d’une même population varient 5) Ces variations sont en grande partie héréditaire Propositions : 1) Il y a une compétition entre les membres d’une même espèce 2) La survie n’est pas due au hasard, elle dépend en partie du patrimoine héréditaire 3) Les individus les plus aptes à survivre et à se reproduire (dans un environnement donné) gagnent la compétition et laissent plus de descendants Ainsi, la population se modifie graduellement et les caractères favorables (dans un environnement donné) s’accumulent au fil des générations. En conclusion, l’hérédité a une influence sur l’évolution des caractères présents chez une espèce. Ces caractères sont morphologiques, anatomiques et comportementaux. II- L’influence des gènes sur les comportements A) La démonstration du lien entre gènes et comportements Les nouvelles technologies comme la biologie moléculaire (manipulation des gènes) ont permis d’observer un lien indirect entre un gène et un comportement. 1- Les campagnols transgéniques En Amérique du nord, deux espèces de campagnols ont été étudiées : - Les campagnols des prairies - Les campagnols des montagnes Ces deux espèces sont très similaires au niveau anatomique, très difficiles à différencier. Pourtant au niveau comportemental, on observe de grandes différences. Le mâle campagnol des prairies est un animal social : - soin aux jeunes - monogame (attachement à sa partenaire) Le mâle campagnol des montagnes est peu social (pas de soin aux jeunes et polygame)

Ces variations comportementales semblent liées à la présence ou à l’absence (au niveau cérébral) de récepteurs à une hormone, l’arginine-vasopressine. Ces récepteurs à l’arginine-vasopressine sont présents chez le campagnol des prairies et absents chez le campagnol des montagnes. Les biologistes ont injecté à un mâle campagnol des prairies de l’arginine-vasopressine, cela a augmenté l’intérêt qu’il porte à sa partenaire. Par contre, une même injection n’a pas d’effets chez le campagnol des montagnes car il n’a pas les récepteurs à cette hormone. La présence ou l’absence de récepteurs dépend d’un gène. Si le gène est dans le patrimoine génétique, il existe des récepteurs. Le gène du campagnol des prairies a été mis chez le campagnol des montagnes Ces animaux transgéniques (à l’origine des campagnols des montagnes) se comportement comme des campagnols des prairies. Le cerveau des animaux transgéniques devient similaire à celui des campagnols des prairies pour les récepteurs à l’arginine-vasopressine. Dans ce cas, la modification d’un seul gène influence des comportements complexes (comportements sexuels). 2- Les gènes knock-out des souris Les chercheurs peuvent inactiver un gène particulier dans le génome d’un animal Comment un gène contribue-t-il au développement des comportements ? Ex 1 : Le gène Oxt chez la souris Les souris mâles au gène Oxt désactivé ne fabriquent plus d’ocytocine (hormone utile dans l’attachement et les interactions sociales). L’absence de cette hormone va agir sur la capacité du mâle à se souvenir des femelles. Les mâles ne se souviennent plus des femelles avec qui ils ont été en interaction. Ex 2 : Blocage du gène TRP2 chez la souris mâle Cela provoque une altération de l’appareil voméro-nasal (servant l’olfaction) Cet appareil intervient dans la reconnaissance des odeurs mâles et femelles. ð Perte de la capacité à reconnaître les odeurs des mâles et femelles ð Les mâles au gène bloqué tentent de s’accoupler avec tout nouveau congénère (mâle ou femelle) 3- Conclusions sur ces expériences Il existe un lien indirect entre un gène et un comportement, une relation entre une structure anatomique (codée en partie par un gène) et un (ou des) comportement(s) B) Sélectionner les gènes et les comportements 1- Des expériences de sélection artificielle Des souris ont été sélectionnées en fonction de leur comportement dans un openfield (espace ouvert dans une boîte). Principe de sélection artificielle Expérience : sélectionner le comportement de déplacement rapide dans un openfield Etape 1 : dans un population donnée d’individus (génération 0) choix de ceux étant les plus actifs Etape 2 : accouplement de ces individus Etape 3 : parmi la nouvelle génération (génération 1), sélection des + actifs Etape 4 : reproduction des individus les plus actifs de la génération 1 entre eux Ces résultats démontrent que l’on peut sélectionner des comportements. Les comportements sélectionnés ne sont pas liés qu’à un ou deux gènes mais à des groupes de gènes. Les gènes sont sélectionnés au fil des générations. 2- Un cas particulier de sélection : la domestication Les chiens domestiqués attaquent moins l’humain et recherchent le contact. Peut-on faire apparaître des comportements similaires chez le renard argenté ?

Dans un élevage, les renards les moins agressifs sont choisis pour se reproduire ensemble. Après plusieurs générations, on obtient des renards très dociles L’ensemble de ces résultats semblent indiquer que la domestication aurait une base génétique. L’homme sélectionne des chiens depuis des milliers d’années en réalisant certains croisements. On parle de sélection artificielle. 3- Quelques exemples de l’influence des gènes sur les comportements a) L’agressivité peut-elle être sélectionnée ? On peut obtenir des souches de souris très agressives ou très passives Exemple d’expérience : Adoptions croisées Mère et père de très agressif à Petits très agressifs à Mère adoptive type peu agressif Mère et père peu agressif à Petits peu agressifs à Mère adoptive type très agressif On observe les comportements des petits. Objectif de ces adoptions : Noter l’influence du comportement des mères et du patrimoine génétique sur les jeunes. Résultats : 1) Influence de la lignée génétique (les jeunes provenant de mères agressives sont plus agressifs mêmes mis avec une mère non agressive) -> Facteurs génétiques 2) Influence du lait maternel. Des substances comme la STS (stéroïde sulfatasse) influencent le comportement des petits. Lorsque le lait contient ces substances, les petits sont plus agressifs que lorsqu’il n’en contient pas. Ces substances activent le fonctionnement de certains gènes chez les petits (et augmentent l’agressivité) -> Facteurs épigénétiques 3) Influence des comportements maternels. Si la mère est de souche agressive (maltraitance), les petits sont plus agressifs (même provenant d’une souche peu agressive) -> Facteurs environnementaux b) L’influence des gènes sur les capacités d’apprentissage Les liens entre gènes et capacités d’apprentissage ont été étudiés chez les rats. On va faire une sélection de souches de rats en fonction de leurs performances dans un labyrinthe. On obtient des souches performantes pour un type de labyrinthe donné. Cependant, les bons (dans un type) ne sont pas supérieurs dans d’autres types. Il ne s’agit pas d’une aptitude générale à l’apprentissage. Ces différentes performances ont permis néanmoins d’étudier le lien entre performance et environnement dans lequel était élevé le rat. Exemple d’expérimentation : Des rats sont sélectionnés et séparés en 3 groupes en fonction de leur capacité dans un labyrinthe. A la fin de la sélection, on obtient 2 groupes (vifs et lents) Des petits des 2 groupes sont élevés (dès la naissance) dans 3 milieux différents : - un milieu très pauvre - un milieu standard - un milieu enrichi On observe une diminution des différences en fonction du milieu d’élevage. => Influence de l’environnement Conclusion : Il peut exister un lien entre gènes et comportements Cas 1 : un gène joue sur l’élaboration ou le fonctionnement d’une (ou des) structure(s) influençant ainsi un ou des comportement(s) (cas très rare) Cas 2 : plusieurs gènes jouent sur l’élaboration ou le fonctionnement d’une (ou des) structure(s) influençant un ou des comportement(s) Lorsque les gènes influencent les comportements, on observe une influence possible de l’environnement

contrebalançant les prédispositions....