L’exposition à des prédateurs accroît le volume du cerveau chez le guppy mâle

Des écologistes comportementaux de l’Université McGill, à Montréal, ont recueilli des guppys provenant de deux rivières du nord de Trinidad. Dans chaque cours d’eau, des guppys vivent en amont d’une chute, où seules quelques espèces de petits poissons sont parvenues à s’établir, ainsi qu’en aval de la chute, une zone peuplée de nombreux prédateurs, notamment le cichildé brochet.

« Le guppy présente un excellent modèle de recherche dans le domaine de l’évolution, car cette espèce a colonisé de nombreuses rivières isolées de Trinidad offrant diverses conditions », explique Adam Reddon, auteur principal de l’étude. « Nous nous sommes tout particulièrement intéressés à l’évolution du cerveau chez ce poisson très répandu sous l’angle de la menace de prédateurs. » Le professeur Reddon, qui œuvre désormais à l’Université John Moores de Liverpool, au Royaume-Uni, a collaboré au projet à titre de boursier postdoctoral au Laboratoire de Simon Reader, professeur de biologie à l’Université McGill.

Les chercheurs ont comparé le poids relatif du cerveau des guppys vivant dans des milieux à forte et à faible prédation, et ils ont découvert que, par rapport à leur corps, le poids du cerveau des mâles prélevés dans les milieux à forte prédation était en moyenne 17 % plus élevé que celui des mâles d’habitats à faible prédation situés dans le même cours d’eau. En revanche, cette tendance n’a pas été observée chez les femelles.

Expérience en laboratoire

Afin de vérifier l’origine de ces résultats, les écologistes ont mené une expérience en laboratoire visant à exposer de jeunes guppys à des signaux de menace de prédation.

« Le cerveau est un organe très malléable, et les expériences vécues tôt dans la vie peuvent en façonner le développement. Nous voulions voir si l’effet de la prédation observé chez les guppys mâles à l’état sauvage pouvait être attribuable aux expériences vécues aux premiers stades de leur existence, précise Laura Chouinard-Thuly, coauteure de l’étude et candidate au doctorat en biologie, à l’Université McGill.

Les poissons étaient exposés à la vue d’un prédateur vivant dans un aquarium adjacent durant cinq minutes à la fois, cinq fois par semaine au cours de leurs quarante-cinq premiers jours de vie. En outre, les chercheurs ont ajouté l’odeur de prédateurs ainsi qu’un signal d’alarme envoyé par des guppys. D’autre part, les guppys du groupe témoin ont été soumis à la vue et à l’odeur de poissons non prédateurs.

Cette expérience a également révélé que les mâles exposés aux signaux de prédation durant leur développement présentaient un cerveau 21 % plus lourd que celui des individus du groupe témoin. Rien n’indique que l’exposition aux signaux de prédation ait influé sur la masse cérébrale relative des femelles guppys.

Avantages possibles

Les poissons mâles affichent des couleurs vives et sont plus attrayants pour les prédateurs. Or, les résultats de l’étude laissent croire que la taille accrue du cerveau par rapport au corps procure un avantage face à la menace de prédation, permettant possiblement au poisson de mieux détecter les prédateurs, d’apprendre leur comportement et d’y réagir.

Le cerveau consomme beaucoup d’énergie, c’est pourquoi son volume est généralement établi en fonction des besoins de l’animal en matière de survie et de reproduction. La taille des femelles guppys est de deux à dix fois plus grande que celle des mâles, et elles ont tendance à vivre plus longtemps. Étant donné que les femelles adoptent une stratégie de reproduction lente et constante, les inconvénients associés à la production et à l’entretien d’un tissu cérébral volumineux pourraient être amplement compensés par des bienfaits soutenus, tandis que les mâles n’en retireraient des avantages qu’en situation de menace de prédation.

« Comparativement aux mâles, les femelles guppys possèdent un plus gros cerveau par rapport à la taille de leur corps. Les résultats de notre étude indiquent que le volume cérébral des mâles n’augmente que s’il peut leur conférer un avantage », mentionne le professeur Reader. « Évidemment, il nous faudra maintenant établir quelles portions du cerveau prennent de l’expansion et quels sont les effets sur le comportement. »

Ce projet de recherche a été financé par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et la Fondation canadienne pour l’innovation.

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L’article « Wild and laboratory exposure to cues of predation risk increase relative brain mass in male guppies », par Adam Reddon, Laura Chouinard-Thuly, Ioannis Leris et Simon Reader (2018), a été publié dans la revue Functional Ecology le 5 juin 2018 et est accessible ici: https://besjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/1365-2435.13128

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