Pourquoi les souris ont-elles une queue ?
La réponse à cette question n’est pas aussi simple qu’on pourrait le penser. De nouvelles recherches de l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa (OIST) ont montré que l’humble queue de souris cache bien plus qu’on ne le pensait auparavant. À l’aide d’une nouvelle configuration expérimentale impliquant une plate-forme inclinable, une vidéographie à haute vitesse et une modélisation mathématique, les scientifiques ont démontré comment les souris balancent leur queue comme un fouet pour maintenir l’équilibre – et ces résultats peuvent nous aider à mieux comprendre les problèmes d’équilibre chez les humains, ouvrant la voie à repérer et traiter les maladies neurodégénératives comme la sclérose en plaques et la maladie de Parkinson à des stades précoces.
« Les souris sont omniprésentes en neurosciences en raison de leur similitude génétique, biologique et comportementale avec nous, et pourtant le rôle de leur queue caractéristique est resté insaisissable », explique le Dr Salvatore Lacava de l'unité des rythmes neuronaux dans le mouvement de l'OIST et premier auteur de l'étude. étude maintenant publiée dans le Journal de biologie expérimentale. « En comprenant mieux l'équilibre des souris en bonne santé et en améliorant la manière dont nous évaluons leurs performances, nous pouvons mieux explorer les mécanismes neurologiques à l'origine, ainsi que les traitements potentiels, des conditions qui affectent le contrôle moteur et la stabilité. »
On a longtemps supposé que les souris utilisaient leur queue comme contrepoids passif, comme la façon dont vous pourriez abaisser votre corps sur un vélo lorsque vous roulez sur un terrain difficile ou dans des virages serrés.
Nous avons passé beaucoup de temps à observer des souris en bonne santé. Mais au lieu d’une utilisation passive comme contrepoids, nous avons été surpris de constater une utilisation toujours active de leur queue pour maintenir l’équilibre. »
Dr Salvatore Lacava de l'unité des rythmes neuronaux du mouvement, OIST
Pour retrouver leur équilibre lorsque la surface située en dessous d'elles s'incline, les chercheurs ont découvert que les souris faisaient pivoter leur queue extrêmement rapidement dans le sens opposé à l'inclinaison. Même si leur queue est légère, la vitesse même du balancement de la queue produit un moment cinétique important, éloignant leur corps de la chute. « Ce serait comme si vous pouviez balancer un fouet assez vite pour vous tirer dans la direction de la fissure et éviter de tomber en arrière. »
En plus des changements soudains d’équilibre, ils ont également constaté que les souris utilisent leur queue pour rester en équilibre lorsqu’elles traversent des plates-formes étroites. Ici, la queue est continuellement tournée dans la direction opposée aux mouvements du corps, atténuant les changements d’équilibre lorsque la souris se déplace. Lors des essais les plus difficiles, la queue est également maintenue à un angle plus faible, complétant ainsi l'utilisation active par l'utilisation passive comme contrepoids.
Auparavant, le rôle des queues de souris dans le maintien de l’équilibre était mal compris et souvent négligé dans les expériences. « Alors que les souris jouent un rôle crucial en neurosciences en raison de leur ressemblance avec nous, notre étude souligne l'importance de compter les facteurs que nous, les humains, ne possédons peut-être pas – comme une queue – mais qui ont un impact sur la recherche sur les conditions qui nous affectent », souligne le professeur Marylka. Yoe Uusisaari, chef de l'unité et auteur principal du journal. En démontrant le rôle actif des queues de souris, cette étude ouvre la voie à des mesures plus précises des performances d’équilibre chez des souris en bonne santé, établissant ainsi une référence solide pour la recherche sur diverses conditions affectant l’équilibre, telles que les maladies neurodégénératives.
En plus d'élucider le rôle des queues de souris, les chercheurs ont également développé un nouveau dispositif expérimental pour évaluer l'équilibre de la souris. La norme précédente est un test de marche sur faisceau, dans lequel des souris sont chargées de traverser une crête de 1 cm de large dans diverses conditions. Si la souris tombait, elle était considérée comme déséquilibrée. Mais pour les souris en bonne santé, ce test est un jeu d’enfant. Comme l'explique le professeur Uusisaari, « la plupart des espèces de souris sont des animaux arboricoles, vivant dans les arbres. Elles se sont adaptées pour traverser rapidement des surfaces difficiles comme des branches fines. Notre nouvelle configuration tient compte de cela en défiant les souris avec des surfaces plus étroites et des mouvements brusques. »
La nouvelle configuration utilise une gamme de largeurs de plate-forme, de 1 cm à 4 mm, ainsi que des rotations aléatoires de 10 à 30 degrés dans les deux sens. Et au lieu d’évaluer l’équilibre comme la capacité de rester sur la crête, les chercheurs ont redéfini l’équilibre comme une mesure de la façon dont le corps de la souris est positionné sur ses pieds. Pour capturer ces nuances plus fines des mouvements, les chercheurs ont créé un modèle biomécanique basé sur un réseau neuronal entraîné pour suivre la position des différentes parties de la souris lorsqu'elle traverse la plate-forme. Ce modèle a permis aux chercheurs de calculer le moment cinétique de la queue par rapport à l'inclinaison du corps, montrant ainsi comment il contrecarre l'inclinaison.
« Nous voulons pouvoir détecter et traiter les problèmes d'équilibre chez l'humain avant qu'ils ne deviennent si graves que le patient ait du mal à marcher en ligne droite », résume le Dr Lacava. « Avec cette étude, nous avons désormais établi les mêmes normes pour les souris. » En démontrant le rôle des queues de souris dans le mouvement et en élevant la barre expérimentale pour les souris en bonne santé, les chercheurs sont désormais mieux équipés pour évaluer les changements subtils dans les performances de l'équilibre, permettant ainsi une plus grande précision dans l'étude des effets précoces des maladies neurodégénératives.
