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La sérotonine explique pourquoi nous restons figés devant le danger

La libération de l’hormone ralentirait nos mouvements afin d’analyser la situation pour prendre ensuite la meilleure décision.

La sérotonine explique pourquoi nous restons figés devant le danger EduardSV/iStock

  • Publié le 10.12.2019 à 12h00
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La prochaine fois que vous resterez tétanisé face à une menace potentielle, vous repenserez à cet article. Une nouvelle étude menée par les chercheurs de l'université Columbia, (Etats-Unis) a permis de mieux comprendre la réaction causée par l'émission soudaine de sérotonine. Les résultats, publiés dans la revue Current Biology, décrivent le curieux phénomène observé chez pratiquement tous les animaux étudiés jusqu'à ce jour. 

Pour leur expérience, les chercheurs ont mené leurs tests sur des mouches à fruits, qui ont également le réflexe de s’immobiliser — comme un lapin pris dans les phares — lorsqu’elles subissent un changement inattendu dans leur environnement. Des études antérieures ont déjà établi que la sérotonine était responsable de la régulation de l'humeur et des émotions,  et qu'elle pouvait également influer sur la vitesse des mouvements d'un animal. Cette nouvelle étude a été entreprise pour comprendre comment le produit chimique a permis d'y parvenir.

Des changements soudains dans l’environnement

Richard Mann, professeur de biochimie et de biophysique moléculaire et auteur principal de l’étude, explique : “Imaginez-vous assis dans votre salon avec votre famille, quand soudain, les lumières s'éteignent, ou le sol commence à trembler. Votre réponse et celle de votre famille seront les mêmes : vous allez vous arrêter, rester figé et ensuite aller en sécurité. Avec cette étude, nous montrons chez les mouches qu'une libération rapide de la sérotonine chimique dans leur système nerveux entraîne ce gel initial. Et parce que la sérotonine existe aussi chez les gens, ces résultats nous éclairent aussi sur ce qui peut se passer lorsque nous sommes surpris.”

Pour cette étude, Richard Mann s’est associé avec un physicien de l’université Columbia, Szabolcs Marka. Ensemble, ils ont créé FlyWalker, un appareil pouvant suivre les pas d'un insecte sur un type spécial de verre, afin d’analyser les pas des mouches des fruits. Après avoir surveillé les mouvements des mouches, les chercheurs ont augmenté et diminué les niveaux de sérotonine et de dopamine dans le cordon nerveux ventral de la mouche, qui est comparable à la moelle épinière des vertébrés.

En rendant plus actifs les neurones produisant la sérotonine dans la cordon nerveux central, les chercheurs ont montré qu'elle ralentit les mouches, tout en réduisant l'activité de ces neurones. Ils ont également découvert que les niveaux de sérotonine pouvaient augmenter ou réduire la vitesse des insectes dans une grande variété de conditions, y compris les températures, la faim ou en marchant la tête en bas. 

Clare Howard, la première autrice de l’article, s’enthousiasme de cette découverte. “Nous avons été témoins des effets les plus importants de la sérotonine lorsque les mouches ont connu des changements environnementaux rapides. En d'autres termes, quand elles ont été surprises.”

Mieux s’adapter aux dangers qui surviennent

Les chercheurs ont ensuite conçu deux situations pour évoquer la réaction de sursaut de la mouche. Dans la première, ils ont imité une panne d’électricité, et dans la seconde, ils ont simulé un tremblement de terre.

En partenariat avec Tanya Tabachnik, directrice de l'instrumentation avancée au Zuckerman Institute de Columbia, les chercheurs ont construit des systèmes sur-mesure pour leurs recherches, avec notamment une arène miniature avec des moteurs vibrants pour créer un effet sismique. Tout en exposant la mouche aux deux scénarios, les chercheurs ont également manipulé la capacité de la mouche à produire de la sérotonine.

“Nous avons constaté que lorsqu'une mouche sursaute dans ces scénarios, la sérotonine agit comme un frein d'urgence. Sa libération est nécessaire pour que la mouche se fige, et cette réaction peut être due en partie au raidissement des deux côtés des articulations de la patte de l'animal. Cette co-contraction pourrait causer une courte pause dans la marche, après quoi l'insecte recommence à bouger”, analyse Richard Mann. 

Selon Clare Howard, “la rupture est importante pour le système nerveux, afin de recueillir et de traiter l'information provenant du changement soudain de l’environnement, cela lui permet de produire une meilleure réponse. Dans les deux scénarios, les vitesses de marche de la mouche différaient considérablement. Pendant la panne d'électricité, la mouche marchait lentement, mais lors d'un tremblement de terre, elle prenait de la vitesse et marchait plus vite.” 

Les résultats donnent également un aperçu de ce qui se passe dans le cerveau des animaux plus complexes lorsqu'ils sont exposés à un changement soudain dans leur environnement.  

“Nos résultats indiquent que la sérotonine a le potentiel d'interagir avec différents types de cellules nerveuses du système nerveux de la mouche, comme celles qui guident le mouvement et traitent l'information sensorielle, ajoute Richard Mann. Au fur et à mesure que nous et d'autres poursuivrons nos recherches, nous espérons élaborer un plan de locomotion moléculaire détaillé qui pourra être appliqué à d'autres animaux, peut-être même à des humains.”

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