Les fonctions cérébrales seraient-elles d'abord apparues en modulant un ensemble de réflexes?

Dans l'article précédent, j'invitais les lecteurs et lectrices à se demander si un simple réflexe pouvait être modulé par le cerveau. Des travaux menés chez la pieuvre montrent qu'un type de réflexe de rétraction d'un bras activé par la lumière chez l'animal doit transiter par le cerveau pour se manifester. Est-ce à dire que le cerveau de cet organisme joue un rôle crucial dans le maintien de ce réflexe? A-t-il joué un rôle davantage prépondérant dans la modulation de ce mouvement involontaire par le passé et si oui aurait-il alors « fédéré » plusieurs réflexes sous son contrôle de façon adaptative sinon chez la pieuvre à tout le moins chez l'un de ces ancêtres lointains? De fil en aiguille on en vient alors à se demander si les fonctions cérébrales ne seraient pas apparues au cours de l'évolution dans un groupe de neurones dont le rôle consistait simplement à coordonner un ensemble de mouvements réflexes présents chez un organisme primitif.

L'étude d'une autre espèce d'invertébré nous incite à son tour à nous poser ces questions et à envisager la possibilité d'un tel scénario. Si un pareil système neuronal a vraisemblablement existé et que nous devions en rechercher les traces chez un organisme existant de nos jours qui soit le plus proche de cet organisme primitif, il serait approprié de le chercher chez un organisme dont le système nerveux est le plus simple possible tout en faisant preuve d'un comportement locomoteur facilement observable. Caenorhabditis elegans est un petit ver nématode dont le système nerveux est composé de 302 neurones¹, ce qui en fait l'un des organismes dont le système nerveux est le plus étudié. En dépit de ce nombre réduit, il affiche une capacité d'apprentissage pour « ...les comportements olfactifs, mécanosensoriels, thermosensoriels et gustatifs (Colbert et coll., 1995; Rankin, 1991; Hedgecock et Russell, 1975; Saeki et coll., 2001). » Ce petit ver peut détecter des centaines d'odeurs à l'aide de neurones sensoriels dédiés (Troemel et coll., 1995). Les 302 neurones de Caenorhabditis elegans lui permettent d'apprendre à associer les odeurs à des récompenses ou des punitions.

« Les neurones sensoriels primaires ajustent leur sensibilité et leur plage dynamique pour capter les informations sensorielles en cours sans être saturés¹. » À mon sens, cette capacité serait nécessaire à un système nerveux primitif pour réguler un ensemble de réflexes. Or « ...lorsque C. elegans est exposé à de fortes concentrations d'une odeur en l'absence de nourriture, il perd progressivement son attirance pour cette odeur pendant une heure ou plus et récupère sur une échelle de temps similaire (Colbert et Bargmann, 1995)¹. » Il s'agit ici d'une adaptation. Toutefois ce qui est devenu une adaptation a peut-être été chez un ancêtre de ce nématode un ensemble de comportements réflexes appelés chimiotactisme ayant évolué par le biais de l'évolution adaptative pour devenir un apprentissage (dans ce cas-ci un apprentissage olfactif aversif).

C'est peut-être d'ailleurs par le phototactisme et le chimiotactisme que sont peut-être apparus les premiers comportements involontaires en réaction à des stimuli avant que ceux-ci puissent, plus tard, faire l'objet de régulations multiples, chez les organismes pluricellulaires, grâce à un système nerveux évoluant par la suite vers des fonctions cérébrales toujours plus complexes. Les nématodes ont bénéficié de centaines de millions d'années d'évolution^{2, 3}. En remontant ainsi la durée de ce temps évolutif, on peut imaginer l'émergence d'un système nerveux traitant des signaux de façon beaucoup plus primitive que ne le font les espèces de vers nématodes actuelles. Souhaitons que d'autres découvertes puissent nous en apprendre davantage sur cette question.