Séquençage et apprentissage du chant chez les oiseaux

Mots clés: FOXP2, génome, oiseaux, Zebra finch, diamant mandarin

Les diamants mandarins (Zebra finch) constituent un modèle d'étude des capacités d'interprétation des sons par le cerveau, grâce à leur capacité à reconnaitre et réagir aux chants de leurs congénères.

Des études sur les diamants mandarin ont ainsi montré que le gène FoxP2 était davantage exprimé dans les régions du cerveau des mâles lors des phase d'apprentissage du chant. Ce résultat qui vient en appui de l'hypothèse en faveur d'un rôle important du gène humain homologue, FOXP2, dans l'acquisition du langage par l'enfant et donc dans l'évolution de la faculté de langage de l'espèce humaine.

En mars 2010, des chercheurs américains ont obtenu d'importants résultats en décodant le génome d’un oiseau, le zebra finch, dont les mâles apprennent de leurs pères un chant nuptial, appris de leurs pères et qu'ils répètent pendant toute leur vie.

Une équipe menée par Wesley C Warren et Richard K. Wilson à l’université Washington de Saint-Louis dans le Missouri a récemment décodé le génome de cet oiseau pour 1 000 000 de dollars. Cette somme est très éloignée des 10 millions de dollars requis il y a plusieurs années pour décoder le génome du poulet.

Environ 50 laboratoires dans le monde étudient les oiseaux les diamants mandarin. La plupart espère ainsi recueillir des informations sur la façon dont le langage humain est enseigné. Comme les humains et quelques autres espèces, le diamant mandarin peut imiter les sons qu'il entend.

Le mécanisme de l'apprentissage vocal semble être assez similaire chez les oiseaux et chez les humains. Il met en œuvre quelques gênes spécifiques. Les personnes ayant une mutation d'un gène FOXP2 peuvent avoir plusieurs types de troubles du langage. Les oiseaux qui ne peuvent pas chanter peuvent également avoir des anomalies de ce gênes.

Avec le génome du zebra finch décodé, les chercheurs ont appris qu'un certain nombre de gènes des oiseaux sont impliquées dans le chant et son apprentissage et dans l’écoute du chant des autres oiseaux.

Environ huit cent gênes sont actifs dans les neurones pendant le chant. Lorsque un oiseau écoute un chant, les gènes neuronaux produisent un grand nombre de transcrits, qui sont les produits de l’expression des gènes.

Ces gênes modulent l'activité d'autres gênes impliqués dans l’écoute du chant. Ces transcrit ne produisent pas de protéines et sont non-codant. Ils sont impliquées dans la régulation d'autres gênes et sont activés en temps réel.

Cette travail est une des premières études montrant une importante activité génétique et une importante régulation génique survenant lors d'un comportement naturel.

La base biologique de cet apprentissage est en général étudiée chez le rat ou la souris sur des modèles de comportement artificiel. Dans ce modèle d'oiseaux chanteur, les chercheurs ont trouvé une façon d'étudier un comportement naturel.

Il s'agit d'étudier la contribution génétique à l'apprentissage du chant. Il s'agit également d'identifier pourquoi cet oiseau apprend une chanson et n’en change jamais.

Les oiseaux ont un génome d'environ milliard d'unités ADN, environ un tiers de la taille du génome humain. Il possède cependant à peu près le même nombre de gênes car leur génome contient beaucoup moins dans de séquence d'ADN répétées.

A coté de l'apprentissage vocal, cette étude permettra de comprendre les bases génétique d'autres aspects du comportement des oiseaux, en particulier le soin parental, la territorialité et la sélection des partenaires sexuels.

Références

- From a Songbird, New Insights Into the Brain, New York Times, By NICHOLAS WADE ; April 5, 2010

- Taeniopygia guttata ou Zebra finch ou diamant mandarin sur oiseaux.net, wikipedia.fr, wikipedia.org

- Zebra Finch videos, photos & sounds on the Internet Bird Collection