Modularity and Plasticity of olfactory learning and memory in Drosophila

par Fabrice Lagasse

Thèse de doctorat en Neurosciences

Sous la direction de Frédéric Méry.

Soutenue le 16-12-2011

à Paris 11 , dans le cadre de Ecole doctorale Signalisations et Réseaux Intégratifs en Biologie (2000-2015 ; Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne) , en partenariat avec Laboratoire Evolution, Génomes et Spéciation (Gif sur Yvette). CNRS (laboratoire) et de Laboratoire Evolution, Génomes et Spéciation (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Modularité et plasticité de l’apprentissage et mémoire olfactive chez Drosophila melanogaster


  • Résumé

    La cognition se réfère aux mécanismes par lequel l’animal perçoit, apprend, mémorise et agit selon les informations auquel il est confronte dans son environnement. Les animaux on chacun leur propre monde sensoriel et il est primordial qu’ils s’y adaptent en développant des compétences spécialisées en fonction des informations sensorielles qui lui sont le plus utile. Il en est de même des informations qu’il est utile de stocker afin de pouvoir les utiliser ultérieurement. Les mécanismes sous-jacents à ces processus d’adaptation comportementale sont lies à la plasticité du système. Comment cette plasticité permet la mise en place de modules adaptatif reste actuellement une question sans complète explication. Le thème de cette thèse porte sur la plasticité et la modularité des capacités d’apprentissage et de mémoire olfactive chez Drosophila melanogaster. Dans la nature, la drosophile est confrontée à des environnements sensoriels complexes comprenant plusieurs stimuli sensoriels qu’elle doit associées à des renforcements négatifs ou positifs selon les conditions. En laboratoire il est possible de reproduire ce genre d’événement et j’ai ainsi pu tester le niveau d’adaptation des drosophiles à différent niveaux de traitement de l’information. Je démontre dans ce manuscrit que l’adaptation se produit à différents niveaux que ce soit la perception de l’information, les mécanismes de stockage des informations pertinentes et aussi la mise a jour de mémoires qui ne sont plus utiles. Ces processus ont révèle l’existence de modules cognitifs plus ou moins spécialisés qui permettent a l’animal de s’adapter spécifiquement a son milieu. De plus, la réalisation d’une sélection artificielle sur les compétences à stocker les informations révèle l’implication de l’évolution dans la mise en place de ces modules.


  • Résumé

    Cognition refers to the mechanisms by which animals acquire, store, process and act on information from the environment and this include perception, learning, memory and decision making. Animals have their own perceptual world and adaptation seems to be crucial in order to survive by developing specialized ability in regard of the relevance of each sensory information. The process of storage is another mechanism important for adaptation because learned information can be retained from one occasion to the next. The underlying mechanisms of behavioral adaptation are based on the learning and phenotypic plasticity. How this plasticity induces the formation of these adaptive specialized modules still remains unsolved. The general aim of this PhD hold on the modularity and plasticity of olfactory learning and memory ability in Drosophila melanogaster. Drosophila is always confronted to complex environments with generally more than one stimulus that need to be associated with positive or negative reinforcements. In laboratory, it is possible to reproduce that kind of behavior in various protocols of associative learning. I tested adaptation processes at different level of information processing. I demonstrate in this manuscript that adaptation occurs at each level: perception of complex stimuli, storage of relevant information and also update of memory trace not relevant anymore. This processes revealed the existence of adaptive modules more or less specialized that allows the animal to adapt to its specific environment. Moreover, artificial selection on specific memory ability demonstrates the implication of evolution in the modularity of animal cognition.


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