Imaginez un poulet qui parle ou un pigeon vocal rivalisant avec les oiseaux chanteurs les plus musicaux.
Bien sûr, le monde n’a probablement pas besoin du gazouillis des poulets et des pigeons. Mais la raison pour laquelle certains oiseaux apprennent à développer des répertoires profonds alors que d’autres ne le font pas fait depuis longtemps l’objet de recherches du neurobiologiste Erich D. Jarvis.
“Comme le langage parlé, l’apprentissage vocal est un trait rare”, a déclaré le Dr Jarvis, qui dirige le laboratoire de neurogénétique du langage à l’université Rockefeller de New York.
En se concentrant sur les oiseaux et les souris, il espérait depuis longtemps créer des animaux capables de communiquer de nouvelles manières en étudiant de petits groupes capables de parler. L’introduction d’un gène modifié dans le cerveau d’un oiseau ou d’une souris qui n’émet pas de sons pourrait produire cette capacité et fournir de nouvelles informations sur les origines de la parole. Un jour, cela pourrait permettre de trouver des traitements pour les personnes souffrant de troubles du langage ou de troubles cérébraux.
Le Dr Jarvis, 60 ans, n’a pas commencé sa carrière en neuro-ingénierie. À un moment donné, dans l’espoir de devenir danseuse professionnelle, elle a étudié le ballet à la prestigieuse High School of the Arts de Manhattan, puis à l’Alvin Ailey School of Dance. Il était membre de la Westchester Ballet Company lorsqu’il a commencé à se demander comment le cerveau pouvait créer des mouvements de danse.
Son mentor à Rockefeller était Fernando Nottebohm, un chercheur qui a découvert au début des années 1980 que le cerveau des oiseaux chanteurs produisait chaque printemps de nouveaux neurones pour leur donner la capacité de chanter. Cette compréhension révolutionnaire de la neurogenèse a conduit à la conclusion supplémentaire que tous les cerveaux, y compris le cerveau humain, génèrent de nouveaux neurones tout au long de la vie. Jusque-là, le fait que les humains soient venus sur terre en nombre fixe était un évangile scientifique.
De 2002 à 2005, le Dr Jarvis a contribué à diriger l’Avian Brain Nomenclature Consortium, qui a fait preuve d’une sophistication remarquable en renommant des régions du cerveau aviaire. Cette étude réfute l’utilisation du terme « cerveau d’oiseau » comme péjoratif.
La même année, il reçoit le prix Alan T. Waterman et, trois ans plus tard, le prix Pioneer du directeur des National Institutes of Health.
La quête du Dr Jarvis pour comprendre le chant des oiseaux l’a conduit à d’autres projets, notamment un projet visant à travailler avec des assemblages de génomes à haute résolution permettant aux chercheurs de cartographier les gènes associés à différents traits. Pour cette raison, il a été nommé chef du Vertebrate Genome Project, un effort mondial visant à séquencer les génomes de 70 000 espèces de vertébrés.
Le projet comprenait la création de Genome Ark, une base de données de référence pour l’étude et la conservation des espèces menacées. La première phase de la séquence de 260 éléments de ce projet est presque terminée. Le Dr Jarvis travaille également au séquençage des génomes d’environ 10 500 espèces d’oiseaux.
Une partie de ce travail consiste à analyser les plus petites composantes de l’apprentissage vocal. Le Dr Jarvis et son collègue Rockefeller, Robert B. Darnell annoncé En février 2025, ils ont découvert un acide aminé dans un seul gène qui a contribué à l’évolution d’un langage humain complexe.
Le Dr Darnell a déclaré qu’en insérant le gène modifié dans les souris, celles-ci ont modifié leur façon de se parler. “Les bébés souris appelaient leur mère différemment, et les souris mâles essayaient de s’accoupler avec la femelle en modifiant leurs vocalisations pour attirer son attention.”
Les cerveaux des mammifères et des oiseaux ont évolué à partir du même cerveau avant de diverger il y a plus de 320 millions d’années. À partir de là, ils ont suivi des chemins d’évolution distincts et sont désormais très différents : la structure du cerveau humain est comme un gâteau en couches, et le cerveau d’un oiseau est comme un gâteau aux fruits. Mais certaines régions sont étonnamment similaires, notamment celles où se situent les mécanismes d’apprentissage vocal. L’acquisition indépendante des mêmes traits est appelée évolution convergente.
“Si nous pouvons étudier cette convergence et voir les similitudes, nous pourrons comprendre la parole humaine en étudiant ces oiseaux”, a déclaré le Dr Jarvis.
“Quelles sont les origines de la parole ? Comment a-t-elle évolué ? Pourquoi a-t-elle évolué ? Quels sont les mécanismes qui la produisent ?” a déclaré Matt Bigler, chercheur postdoctoral dans le laboratoire du Dr Jarvis.
À cette fin, le Dr Jarvis et ses collègues ont pu créer de nouvelles voies vocales chez la souris. papier publié par le laboratoire. “Nous avons pu modifier le modèle d’expression des gènes dans le cerveau de la souris pour le rendre plus humain et ressembler à un oiseau chanteur”, a-t-il déclaré. “Ces souris chantent de plus en plus de versions différentes.”
“L’objectif est de transférer cette capacité à des espèces qui ne la possèdent pas”, a déclaré Matt Davenport, chercheur postdoctoral dans le laboratoire du Dr Jarvis. “Cela ouvre un nouveau monde où des traits d’ordre supérieur peuvent être traités. Cela nous donne de nouvelles perspectives sur les troubles de la communication, l’autisme et le bégaiement.”
Les zèbres orange et gris élevés en captivité possèdent des réseaux neuronaux qui ressemblent beaucoup à ceux des humains, ce qui en fait des oiseaux idéaux pour ce type de recherche. Mais le laboratoire a également étudié le cerveau d’oiseaux sauvages. Le Dr Jarvis attirait les colibris vers les mangeoires contenant de l’eau sucrée. “Ils trouveront une source de nourriture et chanteront à côté le matin dans le cadre du chœur de l’aube”, a-t-il déclaré.
Le son active les molécules messagères. Si le cerveau est rapidement prélevé et analysé, en une demi-heure, le Dr Jarvis peut identifier les produits chimiques qui produisent le son.
Une meilleure compréhension du circuit d’apprentissage vocal est très prometteuse, a-t-il déclaré, ajoutant que certains oiseaux valent le sacrifice.
“Si nous parvenons à identifier cela chez les oiseaux, nous pourrons peut-être comprendre comment réparer les circuits endommagés lors d’un accident vasculaire cérébral ou d’un traumatisme chez l’homme”, a déclaré le Dr Jarvis. Il pourrait être possible d’extrapoler ces résultats pour découvrir de nouveaux médicaments susceptibles de restaurer la parole chez les humains après un accident vasculaire cérébral ou de traiter des troubles cérébraux chez certains oiseaux.
“Je ne le terminerai probablement pas de mon vivant, mais je vais essayer”, a-t-il déclaré.
En cours de route, le Dr Jarvis a peut-être fait des observations différentes de celles de ses années d’études en danse.
“Une espèce qui n’apprend que par le chant peut apprendre à danser au rythme de la musique”, a-t-il déclaré. “Apprendre à imiter une chanson et apprendre à danser sont liés.”