C’est l’une des caractéristiques déterminantes d’un être humain: par rapport à nos plus proches parents majeurs, nous avons un cerveau incroyablement gros.
Les scientifiques ont maintenant fait la lumière sur les raisons de la différence en collectant des cellules d’humains, de chimpanzés et de gorilles et en les transformant en amas cérébraux en laboratoire.
Des tests sur de minuscules «organites cérébraux» révèlent un interrupteur moléculaire inconnu jusqu’à présent qui contrôle le développement du cerveau et rend l’organe humain trois fois plus gros que le cerveau des grands singes.
La falsification de la clé et le cerveau humain perdent sa fonction de croissance, tandis que le cerveau du grand singe pourrait être amené à se développer davantage comme un cerveau humain.
« Ce que nous constatons est une différence de comportement cellulaire très tôt, qui permet au cerveau humain de grossir », a déclaré le Dr Madeline Lancaster, biologiste du développement au laboratoire de biologie moléculaire du Medical Research Council à Cambridge. « Nous sommes capables de calculer presque toute la différence de taille. »
Un cerveau humain sain atteint généralement environ 1 500 cc à l’âge adulte, soit près de trois fois le volume d’un cerveau de gorille de 500 cc ou d’un cerveau de chimpanzé de 400 cc. Mais trouver la raison de la difficulté, notamment parce que le développement du cerveau des humains et des grands primates ne peut être facilement étudié.
Dans un effort pour comprendre le processus, Lancaster et ses collègues ont collecté des cellules, souvent laissées par des tests ou des processus médicaux, chez des humains, des gorilles et des chimpanzés, et les ont reprogrammées en cellules souches. Ensuite, ils ont développé ces cellules d’une manière qui les a encouragées à se transformer en organites cérébrales – de minuscules amas de tissu cérébral de quelques millimètres de large.
Après plusieurs semaines, les organites du cerveau humain étaient de loin les plus gros, et un examen plus approfondi en a révélé la cause. Dans le tissu cérébral humain, les soi-disant cellules progénitrices neurogènes – qui continuent à constituer toutes les cellules du cerveau – se divisent plus que celles du tissu cérébral des grands singes.
Lancaster, qui étudiait Publié dans la cellule« Vous avez une augmentation du nombre de ces cellules, donc une fois que vous vous êtes tourné vers la fabrication de différentes cellules cérébrales, y compris des neurones, vous en avez plus pour commencer, jusqu’à ce que vous obteniez une augmentation du nombre total de cellules cérébrales dans tout le cortex. »
La modélisation mathématique du processus a montré que la variation de la prolifération cellulaire se produit très tôt dans le développement du cerveau, aboutissant finalement à un doublement du nombre de neurones dans le cortex cérébral d’un adulte par rapport à ceux des grands singes.
Les chercheurs ont ensuite identifié un gène essentiel dans ce processus. Connu sous le nom de Zeb2, il est ensuite activé dans les tissus humains, permettant aux cellules de se diviser davantage avant de mûrir. Des tests ont montré que retarder les effets de Zeb2 faisait grossir le tissu cérébral des gorilles, tandis que l’activer tôt dans les organites du cerveau humain les faisait croître comme des singes.
John Mason, professeur de neurodéveloppement moléculaire à l’Université d’Édimbourg, qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré avoir mis en lumière le pouvoir des organites dans l’étude du développement cérébral.
Il a déclaré: « Il est important de comprendre comment le cerveau se développe normalement, en partie parce qu’il nous aide à comprendre ce qui rend les humains uniques et en partie parce qu’il peut nous donner des informations importantes sur la façon dont les troubles du développement neurologique surviennent. »
Il a ajouté: «La taille du cerveau peut être affectée dans certains troubles neurodéveloppementaux. Par exemple, l’élargissement de la tête est une caractéristique de certains troubles du spectre autistique, donc la compréhension de ces processus très basiques du développement cérébral du fœtus peut conduire à une meilleure compréhension de ces troubles. «