Pourquoi le cerveau humain est-il trois fois plus gros que celui des chimpanzés ou des gorilles ?
Le cerveau humain est trois fois plus gros que celui de nos cousins primates, et des chercheurs viennent de comprendre comment.
Image d’entête : un crâne humain et un crâne de gorille. (UK Research and Innovation)
Dans une étude dirigée par le laboratoire de biologie moléculaire du Medical Research Council (MRC) de Cambridge, au Royaume-Uni, des chercheurs ont identifié un « interrupteur » moléculaire qui permet à des organoïdes cérébraux de singes et d’humains de se développer de la même manière.
Selon Madeline Lancaster, coauteur de l’étude :
Cette étude fournit un premier aperçu de ce qui différencie le développement du cerveau humain de celui de nos plus proches parents vivants, les autres grands singes.
Les organoïdes utilisés dans l’étude sont des tissus en 3 dimensions, de la taille d’un petit pois, cultivés en laboratoire à partir de cellules souches provenant d’humains, de gorilles et de chimpanzés. Ils ont été utilisés pour modéliser le développement précoce du cerveau in vitro, en montrant comment les cellules souches appelées progéniteurs neuraux se divisent en cellules filles identiques pour fabriquer des neurones. Plus elles se multiplient, plus les neurones se développeront par la suite.
Les progéniteurs neuraux ont au départ une forme cylindrique qui facilite leur multiplication, mais au fil du temps, ils s’allongent pour prendre une forme conique (comme un cône de glace étiré). Il a été démontré précédemment que cela ralentissait leur multiplication.
Cette nouvelle recherche (lien plus bas) a utilisé des organoïdes cérébraux pour montrer que cette transition se produit plus lentement chez les humains que chez les gorilles et les chimpanzés, en sept jours contre cinq.
A partir de l’étude : les organoïdes du cerveau humain deviennent nettement plus gros que ceux du gorille et du chimpanzé (de gauche à droite). (S.Benito-Kwiecinski/ MRC LMB/ Cell)
Les cellules progénitrices des organoïdes cérébraux humains ont non seulement conservé leur forme cylindrique plus longtemps, mais se sont également divisées plus fréquemment, de sorte que davantage de cellules ont été produites. Ce phénomène est lié à un gène appelé ZEB2, qui s’active plus tôt dans les organoïdes de cerveau de gorille que dans ceux de l’humain. En retardant les effets de ce gène, les chercheurs ont constaté que les organoïdes cérébraux de gorilles se développaient plus lentement et devenaient plus gros.
Selon Lancaster :
Nous avons découvert qu’un changement retardé de la forme des cellules dans le cerveau primitif suffit à modifier le cours du développement, en contribuant à déterminer le nombre de neurones qui sont fabriqués. Il est remarquable qu’un changement évolutif relativement simple de la forme des cellules puisse avoir des conséquences majeures dans l’évolution du cerveau.
Il est important de noter, cependant, que les organoïdes ne sont que des modèles et ne reproduisent pas le fonctionnement des cerveaux adultes. Cette étude ne fait que donner un aperçu des mécanismes qui interviennent au cours des étapes clés du développement du cerveau.
L’étude publiée dans Cell : An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain et présentée sur le site du UK Research and Innovation : How humans develop larger brains than other apes.