Est-il possible que nos gènes apprennent?

Points clés:

  • On pensait autrefois que les gènes étaient statiques. Mais des recherches récentes dans le domaine de l’épigénétique ont montré que les gènes peuvent changer et le font en réponse à des signaux environnementaux.
  • Nous savons que les gènes sont capables de modifier leur comportement.
  • Mais si les gènes peuvent s’habituer à des signaux environnementaux répétés – qui peuvent être décrits comme apprentissage-est moins bien compris.
  • Les scientifiques étudient si les gènes peuvent apprendre – et leurs recherches à venir pourraient bouleverser la compréhension actuelle de la nature par rapport à la culture.

Au cours de la dernière décennie, la recherche a transformé notre compréhension du matériel génétique. La perspective «classique» exposée dans nos manuels de lycée suggérait que les gènes sont des morceaux «statiques» de code biologique qui crachent aveuglément des protéines, non affectées par le monde qui les entoure.

Cependant, il s’avère que tout le contraire est vrai: des événements qui se produisent au cours de notre vie, et peut-être même la vie de nos parents et grands-parents, peuvent déclencher des changements profonds et durables au niveau génétique. De l’utérus au tombeau, nos gènes réagissent dynamiquement au monde qui les entoure.

En termes simples, notre matériel génétique peut se comporter. Mais peut-il aussi apprendre? Et si oui, comment savons-nous exactement quand un «apprentissage génétique» a eu lieu?

Cottonbro / Pexels

Jumeaux identiques.

Source: Cottonbro / Pexels

Qu’est-ce que l’apprentissage?

Pour répondre à ces questions, il faut d’abord prendre du recul et comprendre ce que nous entendons par comportement, changements de comportement et apprentissage. Lorsque nous utilisons le terme «comportement», nous faisons référence à une transition d’un état à un autre qui est due à un stimulus. Cela semble compliqué, non? Prenons donc un exemple simple. Imaginez que vous êtes assis dans votre jardin à l’avant et que l’échappement de la voiture de votre voisin se retourne chaque jour alors qu’il se rend au travail. La première fois que vous (c.-à-d. Le système) entendez cette forte détonation (c.-à-d. Un stimulus), vous passez du calme à très surpris (c.-à-d. Une transition d’état). Ainsi, quand nous disons quelque chose ou quelqu’un est se comporter, nous décrivons en fait une transition entre un état et un autre (du calme à la surprise), et expliquons pourquoi cette transition s’est produite (à cause d’une forte détonation).

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Maintenant, de nombreux systèmes (en particulier les systèmes vivants) ne se comportent pas simplement. Ils aussi changer leur comportement. Imaginez que c’est plusieurs jours plus tard et que vous êtes de retour dans votre jardin avant. La voiture gênante de votre voisin se retourne de nouveau contre lui pendant qu’il passe. Mais cette fois, vous n’êtes que légèrement surpris par le son. Lorsque nous disons que votre comportement a changé, nous soulignons simplement qu’il y a une différence dans la façon dont le même stimulus (le fort bang) vous a initialement affecté (vous êtes à l’origine passé de calme à très surpris) par rapport à son impact plusieurs jours plus tard ( vous passez maintenant du calme à légèrement surpris).

Maintenant, pour la vraie question: Pourquoi votre comportement a-t-il changé? Pourquoi la forte détonation ne vous surprend-elle plus comme elle le faisait autrefois?

Gracieuseté de Yannick Boddez.

Jeune chien apprenant à s’asseoir pour se nourrir.

Source: avec l’aimable autorisation de Yannick Boddez.

Cela nous amène à apprentissage. Lorsque nous parlons d’apprentissage, nous soulignons qu’un changement de comportement s’est produit et expliquons Pourquoi ce changement a eu lieu. Par exemple, notre comportement peut changer parce que nous avons rencontré un seul stimulus à maintes reprises. Dans notre exemple précédent, le répété les retours de flamme de la voiture de votre voisin tous les jours peuvent vous amener à ne plus être surpris, et même à ignorer complètement la détonation bruyante; ceci est connu comme accoutumance.

Le comportement peut également changer parce que les stimuli ont été jumelés. Tu te souviens du chien de Pavlov? Au début, il n’a pas salivé quand une cloche a sonné. Mais après que la cloche ait été associée à de la nourriture, le chien a commencé à saliver dès que la cloche a sonné; c’est ce qu’on appelle conditionnement classique. Enfin, notre comportement peut changer car cela conduit à certains résultats. Les dresseurs de chiens, par exemple, renforcent souvent les «bons» comportements comme s’asseoir et rester silencieux en ayant accès aux résultats souhaités tels que les friandises pour chiens; c’est ce qu’on appelle conditionnement opérant.

Qu’est-ce que l’apprentissage génétique?

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Il s’avère que la plupart des créatures vivantes apprennent. Mais qu’en est-il des neurones, des assemblages cellulaires ou même du matériel génétique (c’est-à-dire des parties de créatures vivantes)? Peuvent-ils aussi se comporter? Changer leur comportement? Et peut-être apprendre?

Prenez le matériel génétique. Il s’avère que certains de nos gènes (système) sont activés (transition d’état) le matin lorsque nous sommes exposés à la lumière du soleil (stimulus) – c’est-à-dire qu’ils se comportent. Plus tard dans la soirée, lorsque le soleil se couche (stimulus), ces mêmes gènes (système) sont désactivés, c’est-à-dire qu’ils sont capables de en changeant leur comportement. De cette façon, les rythmes de notre expression génique sont synchronisés avec les rythmes du monde naturel, ce qui nous permet de nous adapter aux environnements dans lesquels nous nous trouvons (par exemple, utiliser l’énergie pendant la journée lorsque nous en avons besoin et la conserver la nuit).

Passons maintenant à la vraie question: ces mêmes gènes peuvent-ils aussi apprendre? Par exemple, si une personne était exposée à plusieurs reprises à des impulsions de lumière pendant la nuit, ces gènes seraient-ils initialement exprimés, puis cesseraient-ils lentement d’être exprimés (c’est-à-dire s’habitueraient-ils, comme vous l’avez fait, au bruit sourd de la voiture de votre voisin)? Si nous associons la lumière à un certain son, puis présentons ce son à une personne dans l’obscurité, est-ce que leurs gènes commenceraient à être exprimés (tout comme le chien de Pavlov a salivé quand il a entendu la cloche)? Enfin, imaginez qu’une personne mourait de faim et que l’expression de ces gènes conduisait à la livraison de nourriture. L’expression génique augmenterait-elle du tout?

Les travaux sur l’apprentissage génétique ne font que commencer. Mais il y a de fortes indications que le matériel génétique est en effet capable d’apprendre. Si tel est le cas, de nombreuses questions intéressantes attendent une réponse. Par exemple, l’apprentissage génétique d’un stimulus (une forte détonation) se généralise-t-il à d’autres stimuli (un cri fort)? Si des expériences problématiques telles que les traumatismes de l’enfance, les abus, la malnutrition ou le stress entraînent des changements inadaptés du comportement génétique, peuvent-ils être annulés plus tard? Y a-t-il certaines fenêtres temporelles où les gènes peuvent apprendre, et l’apprentissage génétique persiste-t-il? Peut-être le plus intéressant, ce que le matériel génétique apprend en une génération peut-il être transmis et hérité par d’autres?

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Conclusion

La science nous dit que nos gènes sont capables de se comporter et de changer leur comportement. Demander s’ils peuvent également apprendre ouvre de nombreuses nouvelles idées et possibilités. S’ils le peuvent, alors notre compréhension de l’activité à la plus petite échelle serait encore transformée et suggérerait que nos gènes sont dynamiquement sensibles au monde qui les entoure (plutôt que d’être les entités statiques autrefois supposées). Il se peut que la nature et la culture soient depuis longtemps enfermées dans une conversation que nous commençons seulement à comprendre.

—Sean Hughes

L’auteur tient à remercier Jan De Houwer pour ses commentaires sur une version antérieure.

Cet article est inspiré d’un article scientifique (“Genetic Learning: A New Conceptual Framework for Study the Impact of the Environment on Changes in Genetic Behavior”) du nôtre (Hughes, S., Soubry, A., & De Houwer, J. ) qui est actuellement en cours de révision chez BioEssays.