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Le plus vieux cerveau complexe éclaircit l’origine des insectes

ActualitéClassé sous :paléontologie , histoire évolutive , évolution des arthropodes

Le plus vieux cerveau anatomiquement complexe aurait été découvert en Chine, datant de 520 millions d'années ! Son existence fournit de précieuses informations sur l'histoire évolutive des insectes. Ces arthropodes descendraient bien d'un ancêtre commun avec les malacostracés, les crustacés dits supérieurs. 

Vue dorsale du fossile de Fuxianhuia protensa ayant permis la description du cerveau de cette espèce (YKLP 11321). La tête et les pédoncules portant les yeux sont observables dans le haut de l'image. © Nicholas J. Strausfeld

Deux théories majeures s'affrontent actuellement pour expliquer l'histoire évolutive des insectes. Selon certains, ces arthropodes auraient évolué à partir d'un ancêtre commun avec les malacostracés, le groupe des crustacés dits supérieurs (crabes, crevettes, etc.). Pour d'autres, ils descendraient des branchiopodes, une classe de crustacés à laquelle appartiennent les daphnies. 

La découverte en Chine, dans la province du Yunnan, de fossiles vieux de 520 millions d'années, pourrait mettre fin au débat. Fuxianhuia protensa serait apparenté, d'un point de vue taxonomique, au plus récent ancêtre commun à tous les arthropodes actuels (crustacés, insectes, arachnides). Or, il posséderait un cerveau anatomiquement complexe, preuve que cette caractéristique est plus ancienne qu'on ne le pensait, semblable en de nombreux points à celui des... malacostracés modernes. 

Ces animaux du Cambrien, longs de 7,6 cm, extraits de mudstone (une roche sédimentaire), ont été décrits dans la revue Nature par Xiaoya Ma du Natural History Museum de Londres (Royaume-Uni) et Nicholas Strausfeld de l'University of Arizona (États-Unis). Selon eux, il est surprenant de voir à quel point l'anatomie du cerveau des arthropodes a peu évolué en plusieurs centaines de millions d'années !

Reconstruction schématique du cerveau de Fuxianhuia (à gauche) et du bernard l'hermite terrestre Coenobita clypeatus (à droite). Les deux structures cérébrales présentent une organisation proche composée des lobes optiques (les yeux sont en brun foncé), de voies optiques et de nerfs périphériques. © Nicholas J. Strausfeld

Une classification basée sur le système nerveux

Les Fuxianhuia possèdent deux yeux à facettes positionnés sur des pédoncules. Des traces de fer ont été trouvées, à l'intérieur de ces appendices. Or, elles indiquent la présence de tissus nerveux ! Ils se répartiraient entre trois neuropiles, des structures nerveuses exclusivement trouvées chez les arthropodes. Ils remplissent chacun une fonction bien précise, notamment dans la réception et le traitement des informations sensorielles (odorat, vision, etc.).

Des fibres nerveuses, probablement des nerfs optiques, connecteraient ces neuropiles à un cerveau composé de trois ganglions: le protocérébron, le deutérocérébron et le tritocérébron... comme chez les insectes et malacostracés modernes. Ces trois ganglions sont situés en avant du stomodeum, la jonction entre l'intestin et la bouche. Chez les branchiopodes, le ganglion tritocérébral se situe en arrière de l'orifice buccal. De plus, ces animaux ne possèdent que deux neuropiles optiques et non trois. 

Fuxianhuia présente donc un cerveau anatomiquement « moderne », qui est pourtant un caractère ancestral puisque cet animal est situé à la base de l'évolution des arthropodes, dans un corps simple. Mais il reste un problème. Hormis les branchiopodes, les arachnides possèdent également un cerveau « peu complexe » ! Une explication a été fournie par les auteurs : leurs ancêtres ont probablement perdu certaines structures cérébrales au cours du temps, simplifiant ainsi l'anatomie du système nerveux

D'après Graham Budd de l'Uppsala University (Suède), une autre hypothèse permettrait également d'expliquer les ressemblances entre le cerveau des Fuxianhuia et celui des malacostracés : la convergence évolutive. Les structures cérébrales de ces arthropodes auraient pu se complexifier, tout en acquérant des formes similaires, dans deux lignées indépendantes. Une autre possibilité n'est pas à exclure (elle pourrait d'ailleurs relancer un vieux débat) : et si Fuxianhuia protensa était mal classé ? Seule une meilleure description de l'innervation des différents ganglions permettra de tirer les choses au clair. Cette découverte repousse en tout cas l'âge du plus vieux cerveau anatomiquement complexe et celui des plus vieux tissus nerveux d'arthropodes trouvés à ce jour.

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