On appelle phototaxie le comportement qui consiste à aller vers une source de lumière (phototaxie positive) ou au contraire à s'en éloigner (phototaxie négative).
Beaucoup d'organismes pratiquent la phototaxie comme les bactéries, les animaux (comme le poisson zèbre) et même les plantes.
Le montage experimental consiste à créer sous l'aquarium une zone lumineuse et une zone sombre. On fait cela en posant l'aquarium sur un écran d'ordinateur, et en affichant sur celui-ci un cercle lumineux blanc sur un fond uniforme noir.
En observant attentivement, on peut voir que les poissons se dirigent vers la zone lumineuse. Mais on voit aussi que certains poissons restent dans la zone sombre. C'est ce qu'on appelle la variabilité biologique, tous les poissons ne réagissent pas de la même façon au même stimulus. Il faut donc reproduire l'expérience un grand nombre de fois pour confirmer notre observation.
Après avoir répété l'expérience un grand nombre de fois il faut maintenant trouver une valeur permettant de montrer précisement l'effet observé, c'est ce qu'on appelle quantifier l'effet. Par exemple, l'équipe d'Harold A. Burgess qui a étudié la phototaxie chez la larve de poisson zèbre a regardé la distance entre le poisson et une source lumineuse au cours du temps.
On voit que cette distance diminue rapidement quelques minutes après l'apparition de la source lumineuse. On peut donc conclure que les larves de poissons zèbres pratiquent la phototaxie positive. Quand on attend assez longtemps après l'apparition de la source lumineuse, on voit que la distance entre le poisson et la source lumineuse augmente, le poisson reprend son exploration de l'environnement.
Pour les gens sachant lire l'anglais voici quelques références sur le sujet :
Le réflexe opto-moteur est un comportement inné qui permet à un animal, par un mouvement des yeux, de la tête, ou de tout le corps de compenser les mouvements de son environnement.
On a observé le réflexe opto-moteur chez les poissons, les insectes et certains rongeurs.
Le montage experimental consiste à créer sous l'aquarium un motif défilant de bandes noires et blanches. Ce défilement de bandes va donner l'impression au poisson qu'il est entraîné par un courant.
En observant attentivement, on peut voir que les poissons se dirigent dans le sens du défilement des bandes. On voit aussi que certains poissons ne réagissent pas, c'est la variabilité biologique, dans une même situation tous les poissons ne réagissent pas de la même manière. On va donc répéter l'expérience un grand nombre de fois pour confirmer nos observations.
Après avoir répété l'expérience un grand nombre de fois il faut maintenant trouver une valeur permettant de montrer précisement l'effet observé, c'est ce qu'on appelle quantifier l'effet. On peut ici prendre par exemple la direction de nage pour chaque poisson.
Si on regarde la direction du poisson quand on fait défiler les bandes, on remarque que les poissons nagent en moyenne dans le sens du défilement des bandes. On peut donc conclure que les larves de poissons zèbres réagissent au stimulus. On peut penser qu'ils ont une impression visuelle d'être entraînés en arrière par un courant, ils compensent alors en nageant dans le sens du défilement pour maintenir leur position : c'est le réflexe opto-moteur.
Pour les gens sachant lire l'anglais voici quelques références sur le sujet :
Pour relier le comportement de l'animal à l'activité des neurones (cellules présentes dans le cerveau spécialisées dans la transmission et le traitement de l'information) il est nécessaire de pouvoir observer le cerveau en trois dimensions. Pour cela, on a besoin d'un miscroscope permettant de faire des images très résolues, rapidement (l'activité d'un neurone est très rapide, de l'ordre de 10 à 100 excitations par seconde), et permettant de scanner le cerveau par tranche pour pouvoir le reconstituer en trois dimensions.
Notre choix s'est porté sur le miscrocope à feuille de lumière dont le principe est très simple. Le cerveau est éclairé avec un laser par le côté et on oberve avec un microscope ordinaire par le dessus ce qui permet d'observer une tranche du cerveau. Il suffit ensuite de faire monter ou descendre le poisson pour observer son cerveau tranche par tranche. Tout cela est automatisé par ordinateur ce qui permet d'atteindre la rapidité d'acquisition nécessaire pour observer l'activité des neurones.
Pour les gens sachant lire l'anglais voici quelques références sur le sujet :
Pour voir l'activité des neurones, il est nécessaire de trouver un indicateur biologique qui réagit quand un neurone est excité, mais aussi que l'on puisse observer cet indicateur avec notre miscrocope. Nous utilisons dans le laboratoire l'imagerie calcique. L'imagerie calcique tire partie du fait qu'un neurone excité contient plus de calcium qu'un neurone au repos. De plus on peut modifier génétiquement des poissons pour qu'une molécule (la molécule GCamp) soit présente dans les neurones. Cette molécule n'est pas observable quand il n'y a pas de calcium, par contre quand elle est mise en contact avec du calcium elle devient fluorescente et on peut la voir avec notre miscroscope. Sur nos images les neurones excités sont donc très fluorescents alors que les neurones au repos le sont moins.
Pour les gens sachant lire l'anglais voici quelques références sur le sujet :
Toutes les expériences présentées ont été réalisées avec du matériel relativement simple, accessible et peu coûteux. L'expérience est filmé en infrarouge à l'aide d'un Raspberry Pi et d'un PiCamera NOir. Le Raspberry Pi est un petit ordinateur peu coûteux (40 euros) initialement fait pour apprendre la programmation qui s'avère très pratique pour réaliser ce genre de montage expérimental.
Le programme permettant de générer les motifs sur l'écran (cercle lumineux, bandes défilantes etc...) a été écrit en HTML, CSS et Javascript (comme ce site internet) des languages informatiques gratuits et libres d'utilisation.
L'analyse des données (statistiques et création des graphiques) est réalisée en Python, un language informatique gratuit et libre d'utilisation, en utilisant des bibliothèques libres souvent crées et maintenues de manière collaborative.
