Thèse de la Neurobiologie de l'Apprentissage Social à la Transmission Culturelle du Choix du Partenaire chez la Drosophile H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : BSB - Biologie, Santé, Biotechnologies Laboratoire de recherche : CRCA - Centre de Recherches sur la Cognition Animale Direction de la thèse : Guillaume ISABEL ORCID 0000000313129826 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-31T23:59:59 1. Problématique et Enjeux Fondamentaux
Ce projet de recherche s'articule autour d'une question centrale en biologie du comportement : comment le cerveau parvient-il à traiter et mémoriser l'information issue de ses congénères, et quelles sont les conséquences de cet apprentissage sur les trajectoires évolutives des populations ?
L'apprentissage, défini comme une modification du cerveau par l'expérience, est le socle de l'adaptation comportementale. Si l'apprentissage individuel (conditionnements pavlovien ou opérant par essai-erreur) est bien documenté, il comporte des risques intrinsèques (ingestion de toxines, prédation). À l'inverse, l'apprentissage social offre un avantage adaptatif majeur : il permet l'acquisition de connaissances vitales sans s'exposer directement aux dangers de l'exploration personnelle (1). Il constitue ainsi un moteur de transmission culturelle (2), influençant non seulement la survie individuelle mais aussi la dynamique des populations.
2. L'apprentissage social observationnel : la Copie du Choix du Partenaire (CCP)
Chez de nombreuses espèces, les individus - particulièrement les femelles - ne choisissent pas leur partenaire de manière isolée. En observant les interactions de leurs congénères, elles intègrent les préférences observées pour orienter leurs propres choix reproductifs (3).
Cette stratégie est cruciale car la reproduction est l'un des déterminants majeurs de la valeur sélective (fitness). Apprendre des autres permet de sélectionner des partenaires dotés de traits désirables en minimisant le coût de la recherche. Malgré l'importance de ce comportement, les circuits neuronaux qui sous-tendent la CCP demeurent flous. La complexité des interactions sociales et les difficultés techniques de la neuro-imagerie in vivo en contexte social ont longtemps limité notre compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires en jeu.
3. Notre modèle : la drosophile
Pour pallier ces limites, le projet s'appuie sur la drosophile. Ce modèle biologique offre une simplicité structurelle avec toutefois un comportement complexe :
- Accessibilité neuronale : Avec environ 140 000 neurones (soit un million de fois moins que l'humain), le cerveau de la mouche est gérable à l'échelle d'un connectome complet.
- Puissance génétique : Des outils de manipulation sophistiqués permettent de manipuler des circuits neuronaux spécifiques et l'expression de gènes avec une résolution cellulaire.
- Paradigme expérimental : Notre équipe a validé un protocole où une femelle observatrice modifie ses préférences sexuelles après avoir vu une congénère choisir un mâle présentant un trait spécifique (couleur ou forme d'ailes) (4-11).
4. Objectifs et Méthodologie du Projet
Le projet se divise en deux axes complémentaires visant à lier l'échelle microscopique (le neurone) à l'échelle macroscopique (la culture) :
Axe 1 : Identification des Mécanismes Neurobiologiques
Il s'agit de cartographier les voies neuronales impliquées dans la perception, le traitement et le stockage de l'information sociale. En utilisant le connectome disponible (12) et une approche utilisant des outils génétiques sophistiqués et facilement utilisables (13,14), l'objectif est de comprendre d'un point de vue mécanistique comment l'observation d'un tiers se traduit par une trace de mémoire capable de modifier une décision future.
Axe 2 : Propagation et Dynamique des Populations
Au-delà de l'individu, le projet étudie comment la CCP se diffuse au sein d'un groupe dans des conditions semi-naturelles. En observant cette propagation à l'échelle de la population, les chercheurs visent à démontrer comment des préférences individuelles apprises socialement peuvent se transformer en traditions culturelles, influençant ainsi la structure génétique et l'évolution de l'espèce sur le long terme.
La copie du choix du partenaire (CCP) est une forme d'apprentissage social où les individus ajustent leurs préférences sexuelles en observant les accouplements de leurs congénères.
1) Mécanismes de la CCP et Neurobiologie
La CCP permet de sélectionner des partenaires aux traits désirés, augmentant ainsi la valeur sélective.
Chez les mammifères, elle active des zones spécifiques du cortex préfrontal et dépend d'hormones comme l'ocytocine, la vasopressine et les oestrogènes (15, 16).
Cependant, la complexité du cerveau des vertébrés et les contraintes de l'imagerie in vivo rendent l'identification des circuits neuronaux mis en jeu difficile.
2) La Drosophile comme modèle d'étude
Notre équipe utilise la drosophile (D. melanogaster) pour pallier ces difficultés, profitant de son cerveau plus petit, de son connectome connu et de d'outils génétiques faciles à utiliser et efficaces (14, 12).
Cet apprentissage social peut être conçu comme un apprentissage associatif : l'observation d'un accouplement consituerait le Stimulus Inconditionnel (SI), associé au phénotype du mâle (couleur, forme des ailes), qui devient le Stimulus Conditionnel (SC).
Nous avons montré que la protéine Rutabaga qui est une adénylyl-cyclase, qui a été montré comme agissant comme un 'détecteur de coïncidence' entre le SI et le SC dans plusieurs études (17-20) est indispensable pour que la drosophile produise de la CCP.
Nous avons montré que l'intégration de cet apprentissage se produit dans les corps pédonculés 7 et la mémoire à long terme (9).
Nous chercherons donc à identifier les neurones impliqués dans cet apprentissage en amont et en aval de ces corps pédonculés
3) Perspective Populationnelle et Culturelle
Au-delà de la biologie sur le plan individuel, nous avons montré que la drosophile a toutes les capacités cognitives suffisantes pour produire des traditions culturelles. En effet nous avons montré que cette CCP peut être à l'origine de traditions culturelles (21), grâce à des capacités cognitives -clés nécessaires, dont le conformisme : nous avons montré que les femelles drosophiles adoptent la préférence de la majorité, même si celle-ci n'est que de 60%.
Grâce à une mémorisation durable et un apprentissage efficace entre classes d'âge, les préférences sexuelles peuvent se transmettre socialement, posant les bases d'une forme de culture animale en laboratoire. Nous venons de montrer expérimentalement que les drosophiles dans des conditions semi-naturelles en groupe sont capables de développer aussi un CCP. Nous pourrons nous baser sur ce résultat pour entreprendre des études populationnelles expérimentalement sur la dynamique de transmission culturelle.
La drosophile permettra ainsi d'unifier l'analyse des causes proximales (neurobiologie/molécules) et ultimes (évolution/culture), une approche rarement combinée dans l'étude de l'apprentissage social.

Dans ce projet, nous utiliserons les avantages uniques de la drosophile (1 million de fois moins de neurones que chez l'humain, connectome disponible, outils génétiques efficaces et facilement utilisables, cycle de vie court, taille peu encombrante) afin de :
1) identifier les mécanismes neurobiologiques de l'apprentissage social,
2) caractériser la propagation de la copie du choix du partenaire dans des conditions semi-naturelles à l'échelle de la population, conduisant potentiellement à des traditions culturelles.
Nous avons développé un modèle de l'apprentissage social chez la drosophile, la copie du choix du partenaire.
Comportement d'intérêt :
- Afin d'évaluer la capacité des drosophiles à copier le choix des partenaires, nous avons développé la méthode suivante. Après une phase de démonstration où une femelle observatrice est témoin d'un mâle vert copulant avec une autre femelle, la femelle observatrice montre un biais pour le mâle du même phénotype que celui choisi pendant la démonstration. Ainsi, la femelle observatrice choisit significativement de copuler avec le mâle du phénotype choisi pendant la démonstration.
- Outils de neurogénétiques : Nous utiliserons la large collection de drosophiles génétiquement modifiées. Nous pourrons aussi manipuler l'activité de réseaux neuronaux d'intérêt avec une résolution cellulaire grâce au système UAS/GAL4, manipuler l'expression de gènes d'intérêt, et si en collaboration avec la plateforme d'imagerie
- Automatisation d'analyses vidéo : nous sommes en train de finaliser un système d'automatisation permettant une approche de l'évaluation du comportement en aveugle et plus efficace. Ceci nous permettra d'une part de plus de données expérimentales dans un temps plus court, et d'avoir accès à des comportements difficiles à mesurer et quantifier manuellement.

Etude de neurosciences et comportement
Comportement chez la drosophile
Connaissance en génétique de la drosophile
Connaissance basique de biologie moléculaire
Appétence pour l'automatisation de l'analyse video