L'habituation : la forme d'apprentissage la plus simple
L'habituation est le processus par lequel un organisme réduit progressivement sa réponse à un stimulus répété, une fois qu'il a établi que ce stimulus est sans danger. C'est la forme d'apprentissage la plus primitive et la plus universelle du vivant.
Avant 2016, on pensait que l'habituation nécessitait au minimum un système nerveux, même rudimentaire. L'expérience d'Audrey Dussutour, chercheuse au CNRS de Toulouse, a renversé cette certitude en montrant que le blob est capable d'habituation, sans le moindre neurone.
L'expérience de Dussutour (2016)
Le protocole était simple et rigoureux. Le blob devait traverser un pont recouvert de caféine pour accéder à de la nourriture. La caféine est une substance que le blob évite naturellement (répulsive sans être toxique).
Phase 1 : refus initial
Au début, le blob hésite longuement avant de traverser le pont recouvert de caféine. Il ralentit, explore les bords, cherche une voie alternative. Il lui faut plusieurs heures pour franchir le pont, contre quelques minutes sur un pont non traité.
Phase 2 : habituation progressive
Après plusieurs jours d'exposition répétée à la caféine, le blob traverse le pont de plus en plus rapidement. Au bout de 6 jours, il ne ralentit quasiment plus : il a "appris" que la caféine n'est pas dangereuse.
Phase 3 : test de déshabituation
Après 3 jours sans exposition à la caféine, le blob redevient méfiant. Cette disparition de l'habituation en l'absence de renforcement correspond exactement à ce qu'on observe dans les systèmes nerveux : la mémoire s'estompe si elle n'est pas entretenue.
L'expérience a été publiée dans les Proceedings of the Royal Society B en 2016, l'une des revues biologiques les plus prestigieuses. Elle a immédiatement fait le tour du monde scientifique.
Les critères stricts de l'habituation
Pour qu'un comportement soit qualifié d'habituation au sens biologique rigoureux, il doit satisfaire 9 critères définis par Thompson et Spencer en 1966. L'équipe de Dussutour a vérifié que le comportement du blob satisfaisait les 9 critères, ce qui en fait la première preuve formelle d'habituation chez un organisme unicellulaire.
La transmission de mémoire par fusion
La découverte la plus spectaculaire ne vient pas de l'habituation elle-même, mais de ce qui se passe quand un blob ayant appris fusionne avec un blob naïf.
Rappelons que deux blobs peuvent fusionner quand on les met en contact : leurs cytoplasmes se mélangent et les deux entités deviennent une seule. L'équipe a alors posé la question : que se passe-t-il avec la mémoire ?
Résultat : après quelques heures de fusion, le blob naïf adopte le comportement du blob habitué. Il traverse le pont à caféine beaucoup plus rapidement qu'un blob naïf normal, comme s'il avait lui-même passé 6 jours à apprendre. La mémoire a été transmise par simple mélange des cytoplasmes.
Quel est le support biologique de cette mémoire ?
La question centrale reste ouverte : quel est le mécanisme moléculaire qui encode cette mémoire dans le cytoplasme ?
Plusieurs hypothèses sont à l'étude :
- Modification des oscillations actomyosines : l'exposition répétée à la caféine (qui inhibe les phosphodiestérases et modifie les concentrations d'AMPc) pourrait modifier les paramètres oscillatoires des tubes d'une façon persistante.
- Modification épigénétique des noyaux : les milliards de noyaux du blob pourraient avoir leurs histones modifiées de façon à changer l'expression de certains gènes.
- Molécules signal persistantes : certaines molécules produites en réponse à la caféine pourraient avoir une durée de vie longue et moduler durablement le comportement.
Aucune de ces hypothèses n'est encore confirmée. C'est l'un des grands chantiers de la biologie cellulaire actuelle.
La mémoire spatiale : se souvenir des endroits explorés
Le blob possède également une forme de mémoire spatiale, mais son mécanisme est complètement différent et beaucoup mieux compris. Il ne s'agit pas d'une mémoire interne mais d'une mémoire externalisée : le blob dépose un film de glycoprotéines sur le substrat là où il est passé. Quand son front de croissance rencontre cette trace chimique, il la reconnaît comme une zone déjà explorée et change de direction.
Cette "mémoire de slime" (mémoire de mucus) lui permet d'éviter de parcourir deux fois le même chemin et d'explorer l'espace de façon efficace, sans jamais stocker d'information à l'intérieur de lui-même.
Ce que cela implique pour notre compréhension de la mémoire
L'existence d'une mémoire sans neurones chez le blob pose une question fondamentale : la mémoire est-elle une propriété exclusive des systèmes nerveux, ou est-ce une propriété plus générale de la matière vivante organisée ?
Des équipes du monde entier explorent maintenant cette question dans d'autres organismes unicellulaires (Paramecium, certaines levures), et même dans des systèmes non biologiques comme certains matériaux intelligents. Le blob a ouvert une brèche dans notre conception de ce qu'est la mémoire.
Comme le résume Audrey Dussutour : "Le blob nous oblige à repenser ce que signifie apprendre et se souvenir. Ce n'est pas une propriété réservée aux cerveaux."