Identification de l’organisation anatomo-fonctionnelle conservée, à l’origine de la cognition chez les vertébrés – PALL-E-NODY

Il est généralement admis que les fonctions cognitives humaines dépendent des capacités de traitement de l'information du cortex cérébral, présent seulement chez les mammifères. De ce fait, l’évolution de l’intelligence n’est souvent analysée que chez les primates évolutivement proches de l’homme et qui possèdent un cortex de grande taille. Pourtant, de nombreuses études sur le comportement des corvidés ou des perroquets suggèrent que les oiseaux possèdent des capacités cognitives qui rivalisent avec celles des primates théorie de l’esprit, fabrication et utilisation d’outils). Des données anatomiques nombreuses révèlent aussi que les principales connexions du télencéphale sont très semblables chez les oiseaux et les mammifères, bien que le télencéphale des oiseaux soit organisé en noyaux au lieu de couches (pallium)
Nous faisons l’hypothèse que, bien que les fonctions cognitives des corvidés et des primates puissent résulter d’une évolution convergente, il existe des caractéristiques élémentaires conservées de l’organisation du cerveau des vertébrés qui permettent l’émergence de fonctions cognitives complexes. Ce projet analyse les caractères moléculaires et anatomiques (expression de gènes, type de connexions et de neurotransmission) qui sous-tendent les particularités du pallium des vertébrés et partagés par au moins trois classes : les mammifères, les oiseaux et les poissons téléostéens.
Le débat sur l’homologie des régions du pallium entre différentes classes de vertébrés est ancien, en raison de la grande diversité des formes que prend le pallium. Les circuits moteurs et sensoriels ont pourtant beaucoup de points communs chez les vertébrés. Les palliums des oiseaux et des poissons reçoivent des afférences ascendantes sensorielles unimodales depuis le diencéphale, et envoient des projections efférentes sur les aires sous-télencéphaliques, comme le cortex des mammifères. Des données récentes et nos résultats préliminaires suggèrent que les noyaux sensoriels qui participent à ces circuits chez les mammifères et les oiseaux expriment les mêmes marqueurs moléculaires, tels que les gènes Rorß et Eag2 dans les neurones qui reçoivent les afférences thalamiques, suggérant que les mêmes programmes génétiques opèrent pour spécifier la même connectivité. Pour mieux comprendre l’évolution du pallium et démontrer la contribution de ces gènes à l’établissement des connexions dans les deux groupes d’espèces, la première partie du projet (tâches 1 et 2) analyse la signification fonctionnelle de l’expression des gènes dans les aires sensorielles du pallium.
En plus de l’intégration sensori-motrice, l’existence d’aires associatives intratélencéphaliques serait le fondement de la génération de comportements adaptables. Chez les mammifères, le cortex préfrontal (CPF) est l’une des principales aires associatives et joue un rôle majeur dans les fonctions exécutives. Les oiseaux possèdent un équivalent fonctionnel du CPF, où l’existence d’une neurotransmission dopaminergique est indispensable aux fonctions exécutives, comme c’est le cas chez les mammifères. La flexibilité des comportements de choix ou un raisonnement logique existent aussi chez certains poissons téléostéens, et il est donc probable que les poissons possèdent aussi l’équivalent des aires exécutives dans le pallium. La seconde moitié du projet a pour but d’étudier les fonctions exécutives, en relation avec la neurotransmission dopaminergique chez les oiseaux et les poissons (tâches 3, 4 et 5).
La dernière tâche du projet posera la question de l’homologie des aires palliales entre les différents groupes de vertébrés, en analysant l’expression de marqueurs des aires ventrales du pallium dont la nature exacte reste discutée. Notre projet fournira des éléments essentiels pour la connaissance des fonctions palliales chez les vertébrés et leur évolution. Ces données rendent aussi plus intéressants les animaux non mammifères pour l’étude des fonctions cognitives supérieures.